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碳是重要的生源要素,以各种形态贯穿生命全过程;碳循环是生态系统最重要的物质循环之一。本研究应用稳定同位素技术,以九龙江干流西溪、北溪和河口区域为研究对象,对西溪、北溪及九龙江河口区进行了一个水文年的季节性采样调查,分析了表层水体中溶解无机碳含量及其碳稳定同位素组成(δ13CDIC)、悬浮颗粒物有机碳氮含量及稳定同位素组成(δ13CPOC、δ15NPON),并结合其它相关的水体理化参数对九龙江干流至河口区水体溶解无机碳和颗粒有机碳及其碳稳定同位素的时空变化规律及环境控制因素进行了初步探讨,得出以下结论: 1.西溪表层水体DIC平均浓度季节变化为:春季>夏季>秋季,并且下游水体DIC浓度高于上游;北溪表层水体DIC平均浓度的季节变化为:春季>夏季>秋季,在空间分布上与西溪变化趋势相反,三个季节北溪上游水体DIC浓度均高于下游;表层水体δ13CDIC平均值季节变化为:春季>秋季>夏季,在空间上表层水体δ13CDIC值从上游到下游表现为增加的趋势。西溪、北溪表层水体DIC浓度春季相近,没有明显差异;夏秋季北溪明显大于西溪,均为春季大于夏秋季。空间分布上,西溪从上游到下游表层水体DIC浓度逐渐升高,北溪正好相反。表层水体δ13CDIC值北溪大于西溪,均为夏季明显变轻。空间分布上,北溪从上游到下游δ13 CDIC值逐渐偏正,西溪没有明显趋势。 2.西溪、北溪表层水体DIC含量变化趋势均与各自流域碳酸盐岩/硅酸盐岩分布格局一致,受碳酸盐岩风化控制;夏季九龙江流域处于丰水期,降雨量较大,大量陆源有机质汇入河道,并在运移过程中氧化分解释放轻碳;高温多雨的湿热环境,植被有机质快速传递给土壤有机质,土壤含水率最高,土壤微生物呼吸作用增强使水岩作用充分,硅酸盐矿物溶解速率增强。这些过程均会使δ13CDIC负向偏移。造成夏季δ13CDIC值降低。夏季径流冲淡水稀释作用又会使DIC浓度降低,低于春季。利用端元分析法分析DIC的物源,结果表明西溪表层水体DIC来自土壤CO2的份额春季为26.9%~44.6%,均值为35.8%;夏季为36.9%~51.9%,均值为44.2%;秋季为29.9%~52.3%,均值为39.6%。北溪表层水体DIC来自土壤CO2的份额春季为15.2%~38.6%,均值为27.7%;夏季为32.9%~48.0%,均值为38.2%;秋季为30.7%~38.8%,均值为33.9%。 3.九龙江河口区表层水体DIC平均浓度的季节变化为:春季>冬季>秋季>夏季,在空间上表层水体DIC浓度由河口向外海逐渐升高;表层水体δ13CDIC值秋冬季相对春夏季偏正,季节变化较小,空间上四个季节表层水体δ13CDIC值由河口向外海逐渐偏正。 4.九龙江河口区DIC及碳同位素与盐度具有很好的相关性,主要受控于河水、海水混合作用的影响,春季水体还受浮游植物光合作用和水气交换的影响;夏、秋、冬季还受到有机质的氧化分解和生物呼吸作用的影响。九龙江河口区溶解无机碳陆源输入主要来自干流西溪和北溪,DIC含量及同位素季节分布与西溪和北溪大致相同。