中国东北温带水体碳源汇动态研究：基于pCO2时空异质性对CO2通量评估的优化

针对内陆水体CO2通量评估中时空异质性导致的重大不确定性，中国科学院东北地理与农业生态研究所团队通过38次离散采样和5次定点实验，揭示了中国东北深水峡谷水库与浅水湖泊的pCO2季节/昼夜变化规律，发现热分层瓦解驱动水库秋季碳排放激增（1316 μatm），而富营养化浅水湖持续表现为碳汇（-8.76 mmol/m2/d），为全球碳循环模型优化提供关键参数。

　　

（论文解读）
在全球碳循环拼图中，内陆水体如同活跃的"呼吸器官"——每年吸收1.9 Pg陆地碳的同时，其CO₂排放的时空波动却成为碳预算评估的"黑洞"。尤其在温带地区，深水水库春季的碳汇与秋季的碳源角色切换可导致70%的通量偏差，而传统采样方法忽视的昼夜波动更使数据可靠性雪上加霜。

中国科学院东北地理与农业生态研究所的刘世伟团队在《Journal of Hydro-environment Research》发表的研究，犹如为这些"善变"的水体安装了高精度监测仪。研究人员历时6年（2018-2024）对中国东北6个湖泊/水库进行50次采样，结合pCO₂原位监测与水化学分析，首次揭示出水深如何通过调控热分层（thermal stratification）来导演碳循环的"季节反转剧"。

关键技术包括：1）冰期后每周定点采样获取pCO₂连续数据；2）高分辨率水质多参数同步监测；3）基于薄边界层模型的CO₂通量（fCO₂）计算；4）峡谷型与平原型水体的对比实验设计。

【季节变化】深水峡谷水库上演"碳角色反转"：春夏季pCO₂均值211 μatm（碳汇，-5.9 mmol/m²/d），秋季骤增至1316 μatm（碳源，42.8 mmol/m²/d），相当于从"吸碳海绵"变身"排气阀"。而平均水深＜5m的浅水湖则全年稳定表现为碳汇（-8.76±3.74 mmol/m²/d），如同可靠的碳捕手。

【昼夜动态】9月水库出现惊人波动——单日pCO₂振幅达1350 μatm，相当于昼夜碳排放量相差25%。这种"碳脉搏"与光合活性呈显著负相关，暗示阳光驱动的生物活动是幕后推手。

【机制解析】热分层瓦解被确认为水库秋季碳排放爆发的"开关事件"——当温度梯度消失，富含CO₂的底层水上涌形成"碳喷发"。而浅水湖因持续的营养输入（如氮磷）反而增强藻类固碳能力，这种"富营养化悖论"挑战了传统认知。

该研究不仅为温带水体碳评估提供了黄金采样时段（10:00-12:00），更揭示出水深梯度调控碳循环的核心机制。当全球水库建设热潮遭遇碳中和目标，这些发现犹如及时雨——既警示峡谷水库可能成为"秋季碳炸弹"，又指明浅水富营养化湖泊的潜在固碳价值。未来碳模型若忽略这种"水深效应"，或将严重误判内陆水体的气候调节功能。