岩溶区沉水植物无机碳利用策略及其对岩溶碳汇稳定性的影响

The stability of carbon sink effect related to carbonate rock dissolution is the key scientific points in the study of carbon sink. Many submerged plant can use HCO3- as a corbon source, and thus play a role in carbon sink effect related to carbonate rock dissolution. However, different kinds of submerged plants will take different inorganic carbon acquisition strategies and have the different ability to use inorganic carbon. In this project, pH-drift technology, diel acidity titration and key enzyme related to photosynthesis were used to measure inorganic carbon acquisition strategies in submerged plants in Karst and its relationship to carbon source; Plant biomass, δ13 of plant, phytoplankton and water were used to analyze carbon content and origin; Daily variation of Ca2+ , HCO3-, pH, alkalinity, water tempreture and dissolved oxygen along the river were measured to calculate the inorganic carbon time and space variation. From the above study, we want to know inorganic carbon acquisition strategies in submerged plants in Karst and its influence to the stability of carbon sink effect related to carbonate rock dissolution, and finally provide the scientific basis for using the aquatic plants to enhance the stability of carbon sink effect related to carbonate rock dissolution.

岩溶碳汇稳定性是岩溶碳汇研究中迫切需要解决的关键科学问题。很多沉水植物可以利用HCO3-，在岩溶碳汇效应中起作用。然而，不同沉水植物会采用不同的无机碳利用策略，其对无机碳的固定能力也不同。本项目拟以野外监测与盆栽实验相结合，通过pH-Drift法、昼夜酸碱滴定、光合作用关键酶的测定等来研究岩溶区不同种类沉水植物无机碳利用策略与HCO3- 吸收利用能力及其与水体中无机碳源种类的关系；通过测量不同种类沉水植物的生物量、碳含量、δ13C，结合浮游植物与底泥中碳含量、δ13C，定量分析岩溶区沉水植物的碳含量及可能来源；通过测量水体中Ca2+、HCO3-、pH、碱度、温度、溶氧的昼夜动态变化与空间变化，计算水体中无机碳源的动态变化，分析沉水植物在这种动态变化中的作用。通过以上研究阐明岩溶区沉水植物无机碳利用策略及其对岩溶碳汇稳定性的影响，为水生植物原位固碳和植被恢复增加岩溶碳汇稳定性提供科学依据。

本项目以野外监测与实验室控制实验相结合，研究了岩溶区不同种类沉水植物无机碳利用策略与HCO3- 吸收利用能力及其与水体中无机碳源种类的关系，分析了沉水植物在岩溶碳汇稳定性中的作用。研究结果表明从寨底河地下河出口沿流程方向，pH逐渐升高，CO2浓度逐渐降低，水生植物光合作用是控制寨底河pH与无机碳变化的主导因子之一；寨底河中密刺苦草、灌阳水车前、竹叶眼子菜和黑藻均具有 HCO3- 利用能力；灌阳水车前在CO2浓度很高的地下河出口主要以CO2为无机碳源，沿河路方向CO2浓度逐渐降低，灌阳水车前的无机碳源转变为HCO3-和CO2并重，再转变为以HCO3- 利用为主；研究结果显示岩溶区与非岩溶区的同一种沉水植物无机碳利用策略基本上一致，在不同的无机碳浓度下水车前和海菜花有着不同的光合CO2浓缩机制来获取无机碳；寨底河水生生态系统具有较高的净初级生产力，寨底河水生植物对输入系统的总无机碳利用量为39.43%，被固定为有机碳的量为18.32%，表明沉水植物在岩溶碳汇稳定性中起了重要作用。