雅鲁藏布江河流有机碳来源、年龄及稳定性研究

The long-term carbon sink effect of terrestrial biosphere photosynthesis is realized through the process of soil erosion, river transport and deposition. The source, age and stabilization of riverine organic carbon are key issues for better understanding of the response/feedback of terrestrial organic carbon erosion and burial to global change. The erosion and burial of organic carbon in Qinghai-Tibet Plateau is of great significance to the evolution of ecological environment and global carbon cycle, and has always been a hot topic in Earth system science. However, the study on the riverine carbon cycle and behavior in the Qinghai-Xizang Plateau is still scarce. This project will present simultaneous carbon isotopic analyses (Δ14C and δ13C) of various forms of riverine carbon (including DIC, DOC and POC), evasion CO2, aquatic plants and soil organic carbon in the Yarlung Zangbo River (YZR) basin, as well supporting geochemical measurements. Quantitatively identifying of sources, transferring and transformation, as well as fluxes of the riverine carbon in the YZR will be conducted in the proposed project, aiming to explore the links and mechanisms between the 14C age and stabilization of riverine organic carbon. The outcomes of this project will not only improve our theoretical knowledge on the effects of organic carbon erosion and burial on the global carbon cycle and their responses to climate and runoff changes, but also provide scientific supports for assessment and prediction of ecological environment evolution in the Qinghai-Xizang Plateau.

陆地生物圈光合作用的长期碳汇效应需经由土壤侵蚀-河流搬运-沉积埋藏过程而实现。河流有机碳的来源、年龄及稳定性对于深入理解陆地有机碳剥蚀埋藏过程对全球变化的响应-反馈关系具有重要意义。我国青藏高原地区的有机碳剥蚀埋藏对流域生态环境演化及全球碳循环意义重大，一直是地球系统科学前沿热点问题，然而关于青藏高原河流碳循环及有机碳稳定性的研究仍然极为缺乏。本项目选择雅鲁藏布江为研究对象，系统分析河流各形式碳（包括DIC，DOC，POC）、逸出CO2、水生植物以及流域内土壤剖面有机碳的放射性碳同位素（Δ14C）和稳定碳同位素（δ13C），结合其它相关地球化学指标，准确辨识和示踪河流各形式碳的来源和迁移转化过程，探明高原河流有机碳年龄与其稳定性的关系和机理，深刻认识高寒地区有机碳剥蚀埋藏对全球碳循环的贡献及其对气候和径流变化的响应机制，并为青藏高原生态环境演化及环境效应问题的科学评估和预测提供理论基础。

河流有机碳的来源、年龄及稳定性对于深入理解陆地有机碳剥蚀埋藏过程对全球变化的响应-反馈关系具有重要意义。我国青藏高原地区的有机碳剥蚀埋藏对流域生态环境演化及全球碳循环意义重大，然而关于青藏高原河流碳循环及有机碳稳定性的研究仍然极为缺乏。本项目以雅鲁藏布江为研究对象，系统分析河流各形式碳（包括DIC、DOC、POC）、逸出CO2以及温泉深部碳、土壤剖面有机碳等端元样品的放射性碳同位素（Δ14C）和稳定碳同位素（δ13C），结合其它相关地球化学指标，揭示了河流各形式碳的来源和迁移转化过程，探明了河流有机碳年龄与其稳定性的关系和机理。研究发现：1）雅江河流碳以DIC为主，占70%以上，主要来自碳酸盐风化，并受到硫酸侵蚀剂参与风化的显著影响，同时热泉输入的深部碳对河流DIC有重要贡献；DOC与POC主要来自土壤侵蚀，在某些情况下水生植物的贡献较大；2）河流有机碳在输送过程中，年轻部分有机碳被优先氧化分解，并造成POC年龄相下游逐渐变老，而DIC年龄逐渐变年轻，DOC年龄没有明显变化趋势。3）通过准确估算雅江不同站点的各形式碳通量，应用物质平衡方法限定出，年龄较老的POC与DOC（>1000 yr B.P.）可以在河道中稳定输移。该研究结果有助于深刻认识高原河流碳循环过程及其对全球碳循环和气候变化的意义，并为青藏高原生态环境保护和治理提供理论基础。