河流对若尔盖湿地有机碳输出贡献的定量研究

The carbon loss via fluvial processes plays a key role in the carbon cycle of wetland ecosystem. However, the fluvial export of carbon was usually neglected in the carbon sequestration of wetland ecosystem in previous studies, and its importance has drawn the attention of researchers in recent years. In this project, biomarkers (lignin phenols) and bulk stable carbon isotopes were used to examine the sources and transportation of organic carbon (OC) in black river and white river, two major rivers in Zoige wetland. Based on the long-term monitoring data of dissolved organic carbon (DOC) and particulate organic carbon (POC), the composition, sources and seasonal variation of the DOC and POC in black river and white river were elucidated. The transport mechanism of terrestrial OC caused by coupling effects of multiple environmental factors, such as vegetation types, soil properties, climate conditions, and hydrological processes etc., was analyzed systematically. The contribution of fluvial transport of carbon to the OC export in Zoige wetland was quantified by using a three end-member model. Based on these results, assessment model use to evaluate the transport behavior quantitatively was constructed. The achievements of this project will provide data support and theoretical basis for the carbon budget evaluation and process model development in wetland ecosystem.

湿地碳的河流迁移输出是湿地生态系统碳循环研究中常常被忽略的一个重要环节；其重要性在近几年的研究中日益凸显。本项目以我国面积最大的高原泥炭湿地（若尔盖湿地）中的两条主要河流（黑河与白河）为研究对象，以生物标志物和碳稳定同位素为主要技术手段，基于对河流中溶解态和颗粒态有机碳的季节性监测数据，以及相应环境要素，如若尔盖湿地的植被、土壤、水文、气候以及河流水文过程等的观测资料，阐明黑河与白河溶解态和颗粒态有机碳的组成、来源及动态变化特征；解析影响黑河与白河中陆源有机碳迁移的关键环境因素与作用机理；定量评估黑河与白河在若尔盖湿地生态系统碳输出中的贡献；在此基础上，构建高原泥炭湿地河流陆源有机碳迁移通量的定量化预测模型。项目研究成果将为我国湿地碳估算和过程模型发展提供数据支持和理论依据。

河流是全球碳循环的关键环节，河流有机碳的来源及其生物地球化学特征正受到人们越来越的关注。湿地作为重要的有机碳储库，是河流有机碳的重要来源。然而，目前关于湿地内河流有机碳组成、来源和输出的季节性动态变化研究仍相对薄弱。本文以高原泥炭湿地（若尔盖湿地）中的两条主要河流（黑河与白河）为研究对象，以生物标志物（包括蜡质脂类、木质素酚类和GDGTs）为主要技术手段，分析了黑河与白河溶解态和颗粒态有机质的分子组成、来源和季节变化特征。..主要研究结果如下：（1）陆源有机质（土壤有机质和高等植物碎屑）是黑河与白河溶解态和颗粒态有机质的主要来源；（2）颗粒态有机质中植物来源的木质素酚类与长链蜡质脂类呈相反的季节变化趋势，即木质素酚类含量是湿季高于干季，与水体中总悬浮颗粒物的浓度呈显著正相关关系，而长链蜡质脂类含量则是干季高于湿季，与总悬浮颗粒物的浓度呈负相关关系，这可能与湿季富集在表层粗颗粒上木质素酚类大量冲刷进入河流对蜡质脂类造成稀释有关；（3）与温带、北极和热带地区的其它河流比较，黑河与白河颗粒态有机质中长链脂肪酸与木质素酚类的比值比其它河流高出约2个数量级，主要归因于黑白河流域是草地覆盖为主，而其他河流流域则以森林覆盖为主；（4）与流域土壤有机质富集木质素酚类（约占总提取化合物的80%）的组成特征不同，颗粒态有机质中植物来源的长链蜡质脂类含量最高（占总提取化合物的70%多），可能是木质素酚类与蜡质脂类的溶解性以及对水力分选作用的响应不同导致的；（5）在青藏高原高寒草地，低温限制了土壤有机质的降解，使得高寒草地土壤中糖类和植物来源的长链蜡质脂类（包括脂肪酸）含量显著高于温带草地土壤中的含量，植物输入而非降解特征控制了高寒草地土壤中长链蜡质脂类的分布。本项目研究成果对我们更好的理解河流有机碳迁移过程和动态具有重要意义，对高寒草地土壤中脂肪酸等生物标志物的分析为示踪发源于青藏高原的河流有机碳来源提供重要信息。本项目发表论文4篇，其中SCI论文3篇，还有2-4篇文章会陆续发表。