湖泊在全球碳循环中扮演着重要角色，尽管占陆地表面积的比例不足3%，但其每年向大气排放的二氧化碳（CO₂）可达 0.3 – 0.6 Pg C，相当于全球陆地生态系统碳汇的12% – 23%。当前，湖泊碳通量的估算仍存在较大不确定性，其时空变化特征及驱动机制亟待更深入研究；此外，可定量揭示气候变化和人类活动对湖泊碳通量影响的模型模拟研究相对缺乏，成为精准评估区域乃至全球湖泊碳收支的重要障碍。

    针对这一科学问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所付丛生研究员课题组以太湖为研究对象（图1），改进了湖泊碳通量模拟模型“LAKE”的关键水环境参数（pH、叶绿素a）与CO₂传输系数算法，并开发了“入湖河流碳输入、大型水生植被、河蟹养殖”等影响湖泊碳通量的过程模块，构建了一个适用于亚热带大型浅水湖泊的碳循环模拟模型（图2）。改进版LAKE模型精准刻画了太湖的碳循环过程（图3），成功复现了太湖水温、湖面叶绿素a浓度、CO₂浓度、CO₂通量和扩散甲烷（CH₄）通量的季节和年际变化特征。

图1. 太湖位置及湖泊、河流采样点分布

图2. 湖泊碳循环及模型相关功能模块示意图

图3. 2002 – 2017年太湖各湖区湖面CO₂通量的模拟结果

    情景模拟结果表明，富营养化致使2007 – 2015年太湖向大气排放的CO₂减少2.05× 10⁵ t C yr^-1。同一时期，河流碳输入与大型水生植被对太湖湖面CO₂通量的影响程度相当但作用相反，前者使太湖湖面CO₂通量增加5.33 × 10⁴ t C yr^-1，后者则使其降低4.56 × 10⁴ t C yr^-1。河蟹养殖对太湖湖面CO₂通量的影响相对较小，在2005 – 2008年，河蟹养殖仅导致太湖湖面CO₂通量增加了3.44 × 10³ t C yr^-1。进一步分析发现，不同湖区湖面CO₂通量变化的主导环境因子存在显著空间差异：溶解氧是受入湖河流影响较大湖区湖面CO₂通量变化的主导因子；叶绿素a对受流域来水影响较小的藻型湖区湖面CO₂通量变化的贡献较大。

    上述研究成果近期以“Exploring the spatiotemporal carbon fluxes in a typical subtropical shallow lake using a modified LAKE model”为题，发表在水文学领域重要期刊Water Resources Research上。

    文章信息：Zhu, Z., Wu, H., Xiao, Q., Xia, Y., Wu, H., Zhang, H., & Fu, C. (2026). Exploring the spatiotemporal carbon fluxes in a typical subtropical shallow lake using a modified LAKE model. Water Resources Research, 62, e2024WR039546.

    论文链接：https://doi.org/10.1029/2024WR039546