岩溶水动态变化对岩溶水体水生植物碳汇效应的影响研究

By considering the water-carbonate rock-CO2 gas-aquatic organisms interaction, which is the DIC uptake of aquatic plants in karst water, it has becoming an important route to solve the query about the carbon sink stability in karst system (carbonate rock system). However, the rapid fluctuation of discharged DIC due to the sensitivity of karst groundwater to outside environment change limits to accurately quantify the DIC uptake of aquatic plants in karst water. Here, this project plans to research the influence of karst groundwater variations on the carbon sink induced by aquatic plants in two typical karst catchments and their surface streams. In the research, by considering the interaction of atmosphere, hydrosphere, lithosphere and biosphere, we will use high-resolution auto monitoring and sampling equipments to reveal the sensitive variation under different time scale (diurnal, seasonal) and disturbance (storms,various drought seasons), coupled with the high-frequency hydrochemistry and isotope data. The anticipative results will contribute to the clearer exposition of carbon sink effect coupled with the inorganic and organic processes in karst dynamic system, to answer the query about karst carbon sink stablility, to scientificly and accurately quantify the role of karst processes as global carbon sink, to improve the model of global carbon cycle, and to resolve the problem of missing carbon sink at some extent.

当前通过考虑水-岩-气-生相互作用，即研究水生植物光合作用对岩溶水体DIC的利用，成为解决岩溶碳汇稳定性这一重要科学问题的重要途径。然而，岩溶水对环境变化的敏感过程，导致岩溶水体DIC的多变，给水生植物碳汇效应的准确评价带来了困难。本项目通过对两个典型岩溶流域及其地表岩溶溪流的多指标高分辨率动态监测，结合高分辨采样的室内水化学、同位素数据分析，综合考虑大气圈、水圈、岩石圈、生物圈的相互作用和相互影响，揭示不同时间尺度（昼夜、季节）、不同干扰程度（暴雨,不同旱季）下岩溶水动态变化对岩溶水体水生植物碳汇效应的影响过程及机理，更加清晰的揭示岩溶动力系统无机与有机相结合的碳汇过程，从而为解决岩溶碳汇稳定性这一科学难题，为科学评估岩溶碳汇过程及碳汇量，完善地质作用碳循环模型、解决"遗漏汇"等重要科学问题做出一定的科学贡献。

当前通过考虑水-岩-气-生相互作用，即研究水生植物光合作用对岩溶水体DIC的利用，成为解决岩溶碳汇稳定性这一重要科学问题的重要途径。本项目通过对不同环境下典型岩溶流域地下水及其补给的地表水体开展不同时间尺度多指标水文地球化学高分辨率动态监测研究，获得了以下几个方面的新认识：（1）在不同环境条件（类型）下接受岩溶地下水补给的地表溪流、水库表层水体中水生光合生物生理作用（光合作用和呼吸作用）均明显的影响了水中DIC的昼夜循环过程，导致水体中DIC损失；（2）岩溶水体DIC及其他指标的昼夜变化过程，也显著的影响了岩溶水CO2脱气量的昼夜变化；（3）岩溶水体中沉水植物能够较好的吸收水环境中的高含量的DIC；（4）室内小球藻培养实验表明，藻类生理作用能够利用其环境中28.00%~52.75%的DIC；（5）通过质量平衡计算表明，2014年7月22-7月23日昼夜尺度上岩溶地表溪流中形成的有机碳通量为2658.28 mg m-2 d-1。研究成果为更加清晰的揭示岩溶动力系统无机与有机相结合的碳汇过程，为解决岩溶碳汇稳定性这一科学难题和科学评估岩溶碳汇过程及碳汇量，做出一定的科学贡献