地化所发现喀斯特湖泊具有维持水体净自养和碳汇效应的属性

湖泊作为独特的生态地理单元，在全球碳循环中发挥着重要作用。经典的观点认为，湖泊普遍表现为二氧化碳的净释放源。然而，目前关于全球湖库系统碳收支评估存在巨大不确定性（每年释放6千万至8.4亿吨碳），约一个数量级差异。岩性是否对该差异产生重要影响？这一理念尚未得到更广泛的认识。值得重视的是，占地表面积15%的喀斯特地区水体的碳数据并未被严格区分及约束。因此，以岩性差异显著的代表性流域去探究喀斯特湖泊系统在碳循环中的属性特征，是解决上述问题的重要切入。 

中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室刘再华课题组通过选择同一区域内具有代表性的喀斯特湖泊和非喀斯特湖泊，开展了跨季节、高时间分辨率的昼夜监测，并结合碳同位素分析和数学模型，深入探究了这一科学问题。研究发现：

1. 生态代谢是驱动湖泊水化学特征和碳循环昼夜变化的关键因素，其中喀斯特湖泊更易表现出净自养特征。

2. 边界层法模型估算显示，喀斯特湖泊和非喀斯特湖泊的碳汇通量分别为38和11t C km^-2 yr^-1，凸显了喀斯特湖泊具有更强的碳汇效应。

3. 较低的Revelle因子（3.8-4.8）表明喀斯特湖泊具有更强的碳酸盐缓冲能力。

为验证研究结果的普适性，研究团队对全球不同地区的湖泊碳收支数据进行了系统分析，结果与本研究观测结果高度一致。这一发现表明，喀斯特湖泊具有维持净自养状态和碳汇效应的独特优势。

图1 喀斯特湖泊(a)和非喀斯特湖泊(b)中CO2生物地球化学行为差异示意图

该论文的第一作者为博士研究生韩永强，贺海波博士和刘再华研究员为共同通讯作者。上述研究成果发表在国际水文学期刊Journal Hydrology上。该研究得到了中国科学院战略先导专项（XDB40020000）、国家自然科学基金（42141008、42130501、41921004和42007296）以及2021年贵州省补助资金（GZ2021SIG）等项目的资助。

论文信息：Yongqiang Han,Haibo He*,Zaihua Liu*,Chaowei Lai,Zhen Ma,Xing Liu,Dong Li,Mingyu Shao,Wenfang Cao,Hang Li,Pengyun Hao,Yuhao Zhao,Huiming Xu,Yunfang Li,Longyun Yin. Attributes of karst lakes in sustaining net autotrophy and carbon sink effects. Journal Hydrology,2024,132404.

链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022169424018006?via%3Dihub

(刘再华课题组/供稿)