青藏高原东南部河流中氮去除的过程及其驱动机制

《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Processes and Driving Mechanisms of Nitrogen Removal in the Rivers on the Southeastern Qinghai-Tibet Plateau

青藏高原河流氮去除机制及多尺度驱动因素研究，揭示夏季反硝化贡献96%而冬季降至73%，地理和沉积物参数（pH、NO3?-N等）是主要调控因素，提出整合遥感、同位素及微生物基因的多尺度方法框架，预测气候变化加剧氮去除作用。

　　

摘要

反硝化作用和厌氧氨氧化（anammox）是减轻河流生态系统中氮（N）污染的关键过程。然而，对于青藏高原（QTP）上的河流氮去除过程的研究还不够充分。本研究采用多种方法（遥感、¹⁵N同位素标记和分子技术）研究了23条小河流中的反硝化作用和厌氧氨氧化的驱动机制。这些河流跨越了较大的海拔和气候梯度，为研究河流氮去除过程提供了理想的窗口，尤其是在全球变化的背景下。夏季的反硝化速率为1.37 ± 2.88 mg N/kg/d，冬季为0.21 ± 0.26 mg N/kg/d，分别占河流总氮去除量的96%和73%。结构方程模型（SEM）显示，地理因素（海拔和土地利用）、水质特性（水温、pH值等）、沉积物参数（水分、NO₃^?-N、NH₄⁺-N等）以及微生物基因丰度共同解释了氮去除率变化的60%以上，其中沉积物特性是夏季的主要调节因素。冬季时，地理因素的贡献增加。我们提出了一个结合多视角方法的框架，以揭示河流中的氮去除机制，并预测在全球变化的情况下，青藏高原河流的氮去除过程在未来可能会加剧。这些综合方法系统地提供了关于青藏高原生物地球化学氮循环过程和驱动因素的关键见解。

通俗语言总结

在这项研究中，我们提出了一个整合了多学科和多尺度技术（如遥感、¹⁵N同位素标记和微生物分子技术）的框架，系统地阐明了青藏高原东南部23条小河流中氮去除过程的驱动机制。这些河流具有较大的气候梯度，为研究该地区的河流氮去除过程提供了理想的窗口，尤其是在全球气候变化的背景下。研究为控制河流氮去除的机制提供了宝贵的见解，并推测随着气候持续变暖和人为活动的加剧，青藏高原的河流氮去除过程可能会变得更加活跃，尤其是东部和南部地区。

关键点

• 具有较大环境梯度的小河流为研究氮去除机制提供了理想的窗口

• 在青藏高原的河流中，反硝化作用主导了氮的去除，沉积物特性在两个季节中都是关键调节因素

• 多尺度研究对于理解河流氮去除过程至关重要

利益冲突

作者声明与本研究无关的利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据和R代码可通过Figshare在https://doi.org/10.6084/m9.figshare.29376206.v4（Zhang等人，2025）获取。数据分析和可视化是使用R版本4.2.3（R Core Team，2023）在RStudio集成开发环境（版本2024.09.1）中完成的。

支持信息中的参考文献

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