湖泊的生物地球化学过程影响着淡水生态系统向海洋生态系统输送的溶解有机质（DOM）的数量和质量。随着气候和土地利用的变化，湖泊的初级生产量增加，由此产生的内源DOM的保留决定了内陆水生生态系统在全球碳循环中的作用。在内陆水体碳循环的研究中，通常会考虑浮游生物群落组成与环境因素（如水化学、温度、无机养分和光照）之间的联系。然而，关于岩石风化如何影响湖泊水化学，特别是如何调节浮游细菌群落结构和影响RDOM的形成的研究却很少。

    已有研究表明，喀斯特水体碳酸盐风化形成的溶解无机碳可刺激浮游植物的初级生产，产生更多的内源DOM，因此该水体中的内源DOM矿化过程对其在全球变化背景下的碳汇贡献至关重要。土壤中的Ca可以通过改变微生物群落结构，促进了土壤DOM稳定性。那么在碳酸盐岩风化形成的高Ca和高DIC的水体环境中，Ca对浮游细菌与DOM相互作用具有怎样的影响？这将关系到内源DOM在喀斯特水体中的稳定机制。

    近日，中国科学院南京地理与湖泊研究所张运林研究小组联合中国科学院地球化学研究所刘再华研究小组以云南省洱海为研究对象，对洱海水体的理化指标、微生物多样性、有色溶解性有机质（CDOM）的时空变化进行监测。结果表明，新鲜的外源CDOM（C3）对微生物群落有明显的调控作用，而通过微生物矿化作用产生的内源CDOM（C2）和微生物矿化作用后的外源CDOM（C4）与有机质降解菌相关性不显著。同时，荧光指数与功能基因（FAPRPTAX）之间的相关性表明，DOM的利用程度是调节碳循环相关的浮游细菌的关键因素。因此，本研究指出C2可能是该环境中的内源RDOM。进一步研究发现，Ca²⁺对浮游细菌群落结构，尤其是与碳循环相关的浮游细菌群落结构具有调控作用，研究指出浮游细菌对DOM的利用策略也取决于水体中Ca²⁺水平，因此，洱海水体高Ca²⁺环境对RDOM的产生具有促进作用。这一发现对于探索喀斯特水生生态系统中DOM的稳定性具有重要意义，为研究湖泊碳汇提供了一个新的视角。

    相关研究成果发表在环境科学与水资源领域著名期刊Water Research上，中国科学院南京地理与湖泊研究所博士后夏凡为第一作者，研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略先导专项、国家资助博士后研究人员计划等联合资助。

    原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121982

图1 水体理化指标、CDOM以及浮游细菌功能基因的Mantel分析

图2 不同分类水平浮游细菌与理化指标、DOM相关指标的相关关系

图3 Ca对湖泊中溶解性有机质稳定性的影响模式图