河流是连接陆地和海洋进行物质与能量交换的的重要枢纽,碳从陆地河流的横向输送受到多种环境因子的综合作用,而土地利用是人类活动影响河流碳循环的显著表现形式。全球碳酸盐岩风化消耗大气CO2的通量为12.3×1012mol/a,高于硅酸盐岩风化的CO2消耗量8.7×1012mol/a。因此,研究碳酸盐岩地区碳组分的变化对于我们理解短时间尺度全球和区域碳循环非常重要。河流溶解无机碳(DIC)的碳同位素组成和溶解有机碳(DOC)的荧光光谱特征可提供河流碳循环中溶解碳生物地球过程的信息,对我们了解碳的来源和转化至关重要。我们发现不同时期的碳组分表现均有差异,丰水期中,DIC浓度为7.9-41.4mg/L,d13C-DIC为-11.2到-7.4‰(平均值-9.0 ± 1.0‰)。DOC浓度最低0.6mg/L,最高2.9mg/L(平均值1.3±0.5mg/L),POC浓度为0.04-492.21 mg/L(平均值37.33mg/L)。枯水期中,DIC浓度范围更广,为7.4-48.7mg/L,而d13C-DIC为-9.5到-5.7‰(平均值-7.3 ± 1.0‰)。DOC浓度为0.2-3.5mg/L(平均值0.8±0.6mg/L)。通过流域土地利用对河流水质的影响分析结果发现,农用土地、城乡居住用地对河流营养物有“源”的作用,而林地对河流营养物具有“汇”的作用。土地利用分布格局对河流水质具有一定的影响,存在着季节差异,丰水期景观格局指数与水质指标的相关性要大于枯水期。结合流域岩性组成、土地利用结构和不同碳组分及其稳定同位素的关系发现,流域植被覆盖能够增加河流DIC浓度并使d13C-DIC偏负。pCO2值呈顺流下降趋势,雨季的平均值为907±581μatm,明显高于旱季(平均值为456±271μatm)。森林子流域的DOC浓度在旱雨两季都最高,而混合林-农业子流域的DOC浓度都最低。河流DOM受到自然过程和人为活动的共同控制。混交林-农业子流域组的河流总DOM平均浓度和C1、和C3的平均比例介于森林和城市化子流域组之间(19%和44.6%)。POC分布自流域上游到下游,浓度呈现上升趋势,森林子流域POC浓度平均为48.4 mg L–1,耕地为主子流域POC浓度平均值最低,为27.4 mg L–1。本研究结果有助于理解河流不同碳组分的时空变化及地表景观控制因素,可对未来不同地理背景河流的碳循环研究提供理论参考。
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