研究揭示我国河流和湖泊碳形态组成新认知
河流和湖泊等内陆水体在全球碳循环中起着输运通道、转化场所和存储器等重要作用，陆地生态系统约60%的碳汇通过河流输出进入湖泊。与此同时，内陆水体排放的温室气体抵消了大约80%的陆地生态系统碳汇。然而，河湖系统碳循环过程复杂，有限的观测样本不足以描绘碳循环全貌，无法解答“碳黑洞”谜题。典型河湖调查资料认为，溶解有机碳浓度低于颗粒有机碳浓度，且湖泊溶解有机碳与总有机碳浓度比值恒定为0.9，但以上结论在我国河湖的适用性仍缺乏系统性论证。
中国科学院南京地理与湖泊研究所刘东课题组聚焦上述科学问题，基于全国356条河流和422个湖泊溶解有机碳、溶解无机碳和颗粒有机碳的最新调查资料，揭示了中国河湖不同碳形态组成的空间格局，取得了中国河湖有机碳组成的新认知。
研究发现，我国河湖溶解有机碳浓度表现出较大的空间分异，湖泊溶解有机碳的空间变异性更强（图1）。河流和湖泊的溶解有机碳浓度变化范围分别为0.1–91.6 mg/L和0.2–790.5 mg/L。与胡焕庸线东南侧相比，西北侧大部分河流的溶解有机碳浓度较低，但湖泊的溶解有机碳浓度更高。
图1. 中国河湖碳形态的空间分异。未配对的括号或引号！a–b未配对的括号或引号！溶解有机碳浓度；（c–d）溶解无机碳浓度；（e–f）颗粒有机碳浓度；（g）河流溶解与颗粒有机碳浓度比值；（h）湖泊颗粒有机碳与总有机碳浓度比值
我国河湖溶解无机碳浓度呈现类似特征，湖泊溶解无机碳的空间变异性较河流更强。河流和湖泊溶解无机碳浓度变化范围分别为0.7–55.6 mg/L和1.17–2068.0 mg/L。胡焕庸线西北侧和东南侧河流溶解无机碳浓度均较低，但西北侧湖泊溶解无机碳浓度显著高于东南侧湖泊。我国河湖颗粒有机碳浓度也存在明显空间分异特征，但空间格局与上述溶解态碳不同。河流颗粒有机碳浓度整体大于湖泊，平均浓度分别为13.8±127.7 mg/L和2.8±3.5 mg/L。河流输入的颗粒有机碳大量沉积在湖泊中，这种情况多见于具有低颗粒有机碳浓度的青藏西北部湖泊。
我国河流溶解与颗粒有机碳比值范围为0.001–49.6，均值为2.6±5.1；其中56.9%的河流溶解有机碳浓度高于颗粒有机碳，且2/3位于人口密集的胡焕庸线东南侧。人类活动是河流溶解有机碳比重上升的主要原因：人为排污等同时增加内外源溶解有机碳，但水库拦蓄导致颗粒有机碳沉积，从而提升溶解有机碳比重。因此，“溶解有机碳浓度低于颗粒有机碳”的假设不适用于我国河流。
我国湖泊溶解有机碳与总有机碳浓度比值范围为0.1–0.99，均值为0.8±0.2；胡焕庸线西北侧77.8%湖泊的比值大于0.9，而东南侧92.9%湖泊的比值小于0.9。已有假设主要是基于欧美高溶解有机碳浓度的湖泊观测资料，但我国东南部湖泊溶解有机碳浓度低，且因藻类增殖常具有高颗粒有机碳浓度，导致两者比值降低。因此，“溶解有机碳与总有机碳浓度比值恒定为0.9”的假设亦不适用于我国湖泊。
相关研究成果近期发表在国际知名综合期刊《科学通报》（Science Bulletin）上。