季节性降雨变化对亚热带酸化流域碳氮耦合流失平衡的干扰机制及生态响应研究

本综述系统探讨了亚热带酸化流域中碳氮耦合流失（Carbon-Nitrogen Coupling Loss）的季节性变异机制。研究通过多季节采样与分布式水文模型（SWAT）揭示了干季碳氮流失的强耦合效应（R=0.702, P<0.01），而雨季降雨通过促进硝化（Nitrification）和稀释作用打破平衡。研究强调了降水pH、土壤pH和植被指数（NDVI）对污染物空间分异的关键驱动作用，为流域面源污染（Diffuse Pollution）治理提供了科学依据。

　　

Highlight

碳氮耦合流失的平衡在干季表现显著（R = 0.702, P < 0.01），但湿季的降雨等季节性因素打破了这种耦合平衡。地表水总有机碳（TOC）浓度显著上升（均值达2.26 mg/L），而铵态氮（NH₃-N）比例因硝化作用（Nitrification）和稀释效应下降50%。空间分析凸显了下游污染物积累，主要源于农业面源（Diffuse Agricultural Sources）和沉积物淤积。冗余分析确定降水pH、土壤pH和植被指数（NDVI）是这些过程的关键驱动因子。

Seasonal characteristics of carbon and nitrogen concentrations

地表水中碳氮浓度的季节分布如图3所示。TOC、TN、NO₃-N、NH₃-N和DON的浓度在二月分别为0.96-3.78、1.28-5.72、1.01-4.35、0.11-1.38和0.03-1.13 mg/L，五月则为1.39-3.89、1.02-3.00、0.75-2.77、0.03-0.34和0.01-1.17 mg/L。季节对比显示，地表水样品中不同形态氮的浓度在二月普遍较高，而TOC浓度在五月显著上升。沉积物中TOC和TN的浓度范围在二月分别为2.18-28.93 g/kg和0.28-3.21 g/kg，五月为2.31-29.74 g/kg和0.31-3.45 g/kg。垂直沉积物中TOC和TN浓度从表层到底层逐渐降低。

Seasonal differences disrupt the balance of carbon and nitrogen coupling loss

气候与水文特征的季节变异会直接影响流域碳氮平衡。如图3和图4所示，流域内碳氮浓度存在显著季节差异。干季地表水TOC/TN比值集中在1.0-1.5之间，表明碳氮流失存在耦合效应。然而湿季TOC/TN比值范围扩大，显示耦合平衡被打破。这种失衡主要归因于降雨增加导致的氮素淋失增强以及有机碳通过沉积作用的再分布。

Conclusion

本研究探讨了季节变化对亚热带流域碳氮流失的影响，重点关注这些变化如何干扰碳氮耦合流失的平衡。降雨是氮污染的主要驱动因子，湿季进入水体的TN负荷约为干季的5倍。碳流失主要由沉积作用驱动，导致湿季沉积物中TOC浓度更高。这些发现强调了在流域管理策略中考虑碳氮耦合动态的重要性。