亚热带浅水湖泊沉水植物栖息地二氧化碳动态变化的长期观测研究及其对碳循环评估的意义

针对沉水植物栖息地CO2收支评估的争议问题，研究人员通过2005-2017年长期观测，揭示太湖沉水植物区呈现低CO2排放特征（13.55±9.20 mmol m?2 d?1），证实水质改善与植物固碳的协同作用，为湖泊碳循环模型提供关键参数。

　　

在全球碳循环研究中，内陆湖泊的二氧化碳(CO₂)收支一直存在显著不确定性，尤其是沉水植物栖息地的碳汇/源功能争议不断。传统观点认为沉水植物通过光合作用(photosynthesis)固碳，但近年研究发现其凋落物分解可能促进CO₂释放。这种认知矛盾直接影响全球碳预算评估的准确性，而长期观测数据的缺乏更使问题复杂化。

中国科学院南京地理与湖泊研究所的研究团队选择中国东部典型的浅水湖泊——太湖（平均水深1.9米）作为研究对象，通过2005-2017年持续13年的季节性观测，首次系统揭示了沉水植物栖息地CO₂动态的长期变化规律。研究发现，与无植物的开阔水域相比，沉水植物区展现出显著的环境优势：总氮(TN)降低23%、叶绿素a(Chl-a)减少68%、透明度增加1.8倍。这种优质水环境使该区域年均CO₂排放通量维持在13.55±9.20 mmol m^?2 d^?1的低水平，仅为开阔水域的41%。

研究采用水-气界面通量箱法测定CO₂通量，结合气象站数据（气温、风速）和每月水质监测（TN、TP、Chl-a等），并利用遥感技术评估沉水植物覆盖动态。通过时间序列分析和相关性检验，揭示了CO₂通量与透明度（r=0.82）、营养盐负荷（r=0.76）的显著关联。

主要发现包括：

1. 低排放特征：沉水植物区CO₂通量显著低于无植物区，证实其"弱碳源"而非传统认为的碳汇功能。
2. 水质调控机制：透明度每增加0.5米可使CO₂通量降低19%，说明植物通过改善水质间接抑制CO₂产生。
3. 年际波动规律：2011-2013年通量异常升高与流域农业活动加剧相关，凸显人类活动干扰的影响。

这项发表在《Journal of Hydro-environment Research》的研究具有双重突破：方法学上证实长期观测对消除碳评估偏差的必要性，理论上首次量化了沉水植物通过"直接固碳-间接减排"双重路径对碳循环的净效应。成果为修订浅水湖泊碳模型提供了关键参数，对实施基于自然的碳中和策略具有指导价值。研究团队特别指出，未来需加强气候变化背景下植物-微生物互作机制研究，以更精准预测碳循环响应。