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气候变化驱动水文与生物地球化学循环改变导致纳木错溶解性有机碳储量增加

    湖泊在全球碳循环中扮演重要角色,青藏高原地区是全球气候变化最为敏感的地区之一,该地区湖泊碳循环变化尤为值得关注。气候变化影响下,青藏高原湖泊的有机碳输入和转化过程正在经历如下变化:冰川消融与冻土融化增加了外源性溶解性有机质(DOM)的通量,气温升高促进内源DOM的产生;另一方面,气温升高和湖泊透明度增加有利于DOM在湖泊中的转化。截至目前,气候变化引发的青藏高原湖泊DOM来源和转化改变如何影响湖水溶解性有机碳(DOC)储量及其机制尚缺乏系统阐释。

    针对上述问题,中国科学院南京地理与湖泊研究所等联合多家单位,以青藏高原第二大湖泊纳木错及其入湖河流为研究对象,开展了详细的采样调查和原位实验(图1)。研究内容包括:

    针对纳木错9个采样剖面(0.5–80米)和两类入湖河流(草甸型的尼亚曲和冰川补给型的多边河)开展调查,详细分析了DOM的分布与组成特征;

    定量评估了纳木错DOC收支平衡(图2)。并进一步通过内源性DOM(纳木错次表层湖水)和外源性DOM(尼亚曲河水)的原位光化学和微生物培养实验,揭示了DOM在湖内的转化过程。

    本研究估计纳木错DOC的年累积量为 5.55 ± 2.21 Gg C,其中超过一半来源于湖泊内部的初级生产。有色溶解有机质(CDOM)和荧光溶解有机质(FDOM)均呈现净消耗,原位培养实验证实,这主要是由于强烈的光化学降解作用有效去除了吸光性有机物,从而解释了湖水透明度增加的现象。

    另一方面,外源DOM的输入能够改变纳木错湖的微生物群落结构。富含芳香族组分的外源DOM在湖中发生显著的光化学转化,其生物可利用性因此改变,进而重塑了微生物群落组成,并影响DOM的整体转化路径。

上述结果阐明了在气候变化背景下,青藏高原典型湖泊碳汇能力增强的现象及其内在机制。然而,该巨大水体碳库在未来环境情景下的稳定性,仍需进一步研究。

    相关研究成果以Climate-driven hydrological and biogeochemical shifts lead to increasing dissolved organic carbon storage in a Tibetan lake of Nam Co为题,近期发表于Water Research。论文第一作者为安世林博士,通讯作者为杜瑛珣研究员和张运林研究员;合作者包括西班牙国家研究委员会海洋研究所Álvarez-Salgado教授、香港科技大学何丁研究员和阿拉巴马大学卢粤晗教授。研究工作得到国家自然科学基金等项目的资助。

图1 纳木错地理位置(a)、纳木错及入湖河流采样点分布(b)及原位培养实验设置(c)

图2 纳木错溶解性有机碳平衡示意图

    【文章信息】An, S., Álvarez-Salgado, X.A., Wu, F., Zhang, S., He, D., Chen, H., Lu, Y., Du, Y.*, Zhang, Y.* (2026). Climate-driven hydrological and biogeochemical shifts lead to increasing dissolved organic carbon storage in a Tibetan lake of Nam Co. Water Research, 291, 125239. http://doi.org/10.1016/j.watres.2025.125239.