沿海郊区河流网络中，溶解温室气体的显著空间和季节变化主要受水体化学成分及温度的影响

《Ecosystems》：Strong Spatial and Seasonal Variation in Dissolved Greenhouse Gases is Driven by Stream Chemistry and Temperature Across a Coastal Suburban River Network

温室气体在水生态系统中的动态及驱动机制研究。通过沿海温带流域四个不同水文条件溪流九年周观测数据，揭示溶解性CO2、CH4和N2O浓度与温度、溶解氧、有机碳、硝酸盐及流量间复杂关系。发现甲烷夏季达峰与温度升高正相关，N2O冬季升高则与溶解氧下降及反硝化作用相关，证实水文-生物地球化学耦合驱动机制，强调长期多季节监测对揭示河流网络温室气体时空变异的重要性。

　　

摘要

包括溪流和河流在内的地表水在全球碳和氮循环中发挥着关键作用，涉及温室气体（GHGs）二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和一氧化二氮（N₂O）的产生和排放。尽管许多研究已经探讨了温室气体浓度的变化模式，但其空间和时间驱动因素仍不明确。本研究考察了在一个沿海、温带、城市化流域中，四条具有不同水力条件和养分可用性的溪流中溶解温室气体浓度的变化及其主要化学驱动因素。我们使用了为期九年的每周、全年测量的溶解温室气体和溪流物理化学变量的数据集。结构方程建模揭示了温室气体浓度的不同驱动因素，温度、溶解氧（DO）、溶解有机碳（DOC）、硝酸盐（NO₃^?）以及溪流流量（Q）都被确定为重要的预测变量。每种温室气体与预测变量之间的关系强度和方向在不同地点和季节之间存在差异。甲烷浓度在较温暖的月份达到峰值，而一氧化二氮浓度在较冷的月份达到峰值，这归因于温度和溶解氧的变化。一氧化二氮、溶解氧和温度之间的关系表明，反硝化作用是一氧化二氮产生的主要途径。研究结果强调了生物地球化学过程在驱动河流网络中温室气体浓度方面的相互作用，以及长期、四季连续数据集在全面描述温带生态系统和多样化河流系统的空间和时间变化方面的重要性。