近百年来呼伦湖碳埋藏机理及模式研究

Terrestrial ecosystem carbon cycle is the hotspot of global change and geoscience research. As an important component of terrestrial ecosystems, lakes are involved in the global carbon cycle directly or indirectly, and thus play an important role in global change research. In this study, Hulun Lake, the largest lake of the Northern China, was selected to understand the modern carbon burial process, analyze the influencing factors of modern carbon burial. Furthermore, the historical changes in Hulun Lake carbon burial were investigated, the spatio-temporal distributions of carbon burial were revealed, the influencing factors were illuminated, and then the carbon burial model of this lake was established. The carbon burial capacity in the near future in Hulun Lake was estimated based on the carbon burial model. The role of lake sediments in the regional carbon cycle was also assessed by comparing the lake carbon burial with that of in local soil and forest, for the purpose of scientific lake management strategy as well as and the proper regional carbon emission policy.

陆地生态系统碳循环是全球变化及地球科学研究领域的重点内容。湖泊作为陆地生态系统的重要组成部分，直接或间接参与了全球碳循环过程，在全球变化研究中扮演着重要角色。本项目拟以我国北方地区最大的湖泊——呼伦湖为研究对象，开展湖泊现代碳埋藏及其影响因素的研究。在此基础上进行呼伦湖碳埋藏历史过程研究，厘清近百年来呼伦湖碳埋藏的时空分布，揭示其湖泊碳的来源，阐明其碳埋藏的主控因子及影响机理，并结合数理统计方法建立呼伦湖碳埋藏模式，预测未来气候变化和人类活动影响下呼伦湖碳埋藏潜力的变化。结合湖区土壤、森林等碳库的对比研究，评估呼伦湖在区域碳循环中的作用，为制定科学的湖泊管理策略及合理的碳排放政策提供一定的理论依据。

随着全球气候变暖及碳排放问题的日益突出，碳循环的研究越来越受到人们关注。湖泊作为陆地生态系统的重要组成部分，直接或间接参与了全球碳循环过程，在全球变化研究中扮演着重要角色。本项目以我国北方地区最大的湖泊——呼伦湖为研究对象，开展了湖泊现代及近百年来碳埋藏及其影响因素的研究。揭示了呼伦湖现代碳埋藏空间分布及其影响因素，厘清了近百年来湖泊碳埋藏的时空分布及其碳来源，阐明了其碳埋藏的主控因子及影响机理，并根据已有观测数据，粗略估算了湖泊碳收支，初步判识了呼伦湖的碳源/汇功能。最后结合湖区土壤、森林等碳库的对比研究，评估了呼伦湖在区域碳循环中的作用，为制定科学的湖泊管理策略及合理的碳排放政策提供了一定的理论依据。研究结果表明，1）呼伦湖表层沉积物有机碳变化范围为2.1-3.6%，且可能主要由湖泊内源产生，受湖泊水深、水动力及营养水平等因素的影响，有机碳总体上表现为湖泊东部高于西部、北部高于南部的变化特征。2）近百年来呼伦湖有机碳埋藏速率平均值约为33 g m-2 yr-1，相应的碳储量约为10.0 Tg C；有机碳埋藏速率随时间变化整体呈现出增加的趋势，且在空间上表现为湖泊中部高、南北两端低的分布格局。3）近百年来呼伦湖有机碳埋藏速率与湖区温度及降雨量显著正相关，而与人类活动的相关性不是很明显，表明气候变化可能是驱动近百年来呼伦湖有机碳埋藏的主要因子，且随着未来全球变暖呼伦湖碳埋藏潜力可能会增加。4）呼伦湖总的碳收入约为2.7×105 t，总的碳支出约为4.4×105 t，碳支出约为收入的1.6倍，因此，从该角度来说呼伦湖可能是个碳源。呼伦湖沉积物碳库与内蒙古地区陆地生态系统碳储量的比较表明，呼伦湖单位面积的碳储量远远高于草地生态系统（甚至土壤碳库），加之湖泊沉积物较生物量和土壤能够保存更长的时间，因此，湖泊在维系区域碳平衡中同样起着重要的作用，湖泊及其流域生态系统在区域碳循环中的作用不容忽视。