内源颗粒有机碳在梯级水库中迁移、转化与埋藏的机制研究

Reservoir is the "hot spot" of carbon biogeochemical cycle in the inland water. And the migration, transformation and burial of the autochthonous particulate organic carbon (POC) are the key geochemical processes of carbon cycle in the reservoirs. We plan to investigate and study the cascade reservoirs in the upper reaches of Wujiang River by biological and geochemical techniques. And the aims of this project are to understand effect of reservoir size and depth, temperature, water chemistry, phytoplankton community structure on the migration, transformation and buried of the autochthonous POC, and identify the key factors and the regulation mechanism. The core tasks of this project are to obtain the amount and δ13C of the autochthonous POC based on the biological parameters of phytoplankton, and to understand the temporal and spatial variations of the autochthonous POC and its contribution to the total POC in the reservoirs. The implementation of the project not only can provide theoretical supplement on the re-recognition of carbon biogeochemical cycling characteristics and relative key processes in the reservoirs, but also can provide the data support for the accurate estimation of carbon budget.

水库是内陆水体碳生物地球化学循环的活跃点，其中内源颗粒有机碳（POC）的迁移、转化与埋藏是水库碳循环研究的关键地球化学过程。本项目拟联合运用生物学和地球化学的技术手段，对乌江中上游的梯级水库进行调查研究，了解水库大小和水深、温度、水化学、浮游植物群落结构等对内源POC迁移、转化与埋藏的影响，识别其关键影响因素，明确其控制机制。其核心任务是：基于浮游植物生物学参数获得内源POC的含量及δ13C，明确内源POC在梯级水库中的时空变化及其在总POC中的贡献份额。该项目的实施既可为水库碳生物地球化学循环特征及其关键控制过程的重新认识提供理论补充，也可以为水库碳收支的准确估算提供数据支持。

水库是内陆水体碳生物地球化学循环的活跃点，其中内源颗粒有机碳（POC） 的迁移、转化是水库碳循环研究的关键地球化学过程。本项目拟联合运用生物学和地球化学的技术手段，对乌江中上游的梯级水库进行调查研究，了解内源 POC 迁移、转化的影响因素，明确其控制机制。其核心任务是：基于浮游植物生物学参数获得内源 POC 的含量及δ13C，明确内源 POC 在梯级水库中的时空变化及其在总 POC 中的贡献份额。研究区域水温、pH、溶解氧、叶绿素平均值分别为17.53°C、7.91、8.44mg/L、6.26μg/L；溶解CO2、溶解无机碳（DIC）、POC浓度分别为81.73、2283.55、37.54μmol/L。δ13C-DIC变化范围为-10.07‰～-4.92‰，平均值-8.33‰；δ13C-POC变化范围为-35.30‰～-22.28‰，平均值-29.20‰。库区叶绿素与CO2、DIC、POC、δ13C-DIC都具有显著的相关关系，而河流和下泄水中并没有发现这种现象，表明水库碳循环主要受生物作用驱动。库区和下泄水CO2、POC、DIC、δ13C-DIC、δ13C-POC的波动幅度远大于河流区，且水库中各指标变异系数普遍较大，表明筑坝加速了河流碳的生物地球化学循环。浮游植物是内源POC的重要组成部分，其优势藻类为绿藻、硅藻和蓝藻。浮游植物生长主要受温度限制，其生物量在5月和8月出现两个峰值。水温、溶解性CO2和溶解硅影响了浮游植物的群落变化；当CO2的浓度低于10µmol/L时，发现浮游植物群落结构从硅藻向蓝藻演替。乌江中上游POC通量估计为2.17×109 g/yr，其中陆源POC通量约为1.5×109 g/yr。内源POC的平均占比为33%，变化范围为6%到95%；其中水库内源POC的平均占比为39%，变化范围为13%到95%；河流内源POC的平均占比为26%，变化范围为6%到58%。水库保留了大量的POC，乌江渡水库平均截流率达65%，而洪家渡和东风水库的平均截留率约为43%。该研究既可为水库碳生物地球化学循环特征及其关键控制过程的重新认识提供理论补充，也可为水库碳收支的准确估算提供数据支持。