武汉植物园在揭示岩性对河流生态系统内源性碳的影响研究中取得进展

　　

溶解无机碳(DIC)为初级生产者提供碳，随后转移给流水生态系统中的消费者。在全球范围内，大约60%的河流DIC来自土壤呼吸，其余主要来自碳酸盐矿物。碳酸盐岩的化学风化比硅酸盐岩快，并且具有较高的同位素值。因此，以碳酸盐岩为主的流域河流中DIC浓度和δ¹³C往往较高。因此，岩性应是河流δ¹³C和DIC浓度的关键驱动因素，进而通过初级生产调节藻类的δ¹³C特征。尽管研究已经探索了流域（如土地利用、流域面积）或河流（如养分浓度、光线、水流速度、生产力）特征与藻类δ¹³C的联系，岩性对河流内源碳的产生及其δ¹³C的控制仍有待研究。

中国科学院武汉植物园系统生态学科组谭香研究员、蒋浩副研究员在张全发研究员的指导下，收集了全球51条河流水体中DIC和附石生物的δ¹³C同位素组成数据集，并在青藏高原的两个分别以碳酸盐和硅酸盐为主的流域进行了实地研究。结果表明，流域尺度上不同岩性的化学风化作用在很大程度上决定了河流水体的δ¹³C和DIC浓度。同时，δ¹³C-DIC与δ¹³C-附石生物之间存在显著的相关关系，表明河流生态系统中内源性碳在很大程度上受流域岩性的调控。此外，藻类初级生产过程中的同位素分馏影响δ¹³C-附生藻类组成，而这些过程与河流中DIC的可用性及其初级生产力之间密切相关。该研究加深了我们对流水生态系统生物地球化学中碳的起源和转移的理解，架起了地圈和生物圈的桥梁。

研究成果以“Lithology constrains the origination of autochthonous carbon in river ecosystems”为题发表于国际学术期刊Water Research。研究受到了国家自然科学基金（Nos. 32030069,32271665,42003005）的资助。

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图1 流域岩性调控河流DIC浓度和δ¹³C-DIC，进而影响河流内源碳的产生及其δ¹³C同位素组成