河流充当高度活跃的生物地球化学反应器，并对包括 CO?和 N?O 在内的全球温室气体（GHG）排放做出重要贡献 (Yao et al., 2020; Mwanake et al., 2026)。全球河流 CO?排放量估计在 0.85 至 2.35 Pg C yr?1 之间 (Raymond et al., 2013; Gómez-Gener et al., 2021; Liu et al., 2022)，而年 N?O 排放量估计为 291.3 至 680 Gg N?O-N yr?1 (Beaulieu et al., 2011; Yao et al., 2020)。在气候变化和人类活动的双重压力下，预计这些排放将进一步增加 (Yao et al., 2020; Liu et al., 2022)。然而，大多数当前的全球 GHG 估计和生物地球化学模型基于常年河流流动的假设 (Allen et al., 2020; Bao et al., 2026)。因此，间歇河内的生物地球化学动力学在这些框架中长期被忽视 (Arce et al., 2019; Zimmer et al., 2022)。这种忽视造成了理解间歇河对全球 GHG 排放贡献的关键知识空白 (Datry et al., 2014; Bao et al., 2026)。
间歇河——被定义为周期性停止流动的溪流——占全球河流网络的一半以上，并显著影响水文和生物地球化学循环 (Messager et al., 2021; Zimmer et al., 2022)。在过去的几十年中，超过 162,000 平方公里的全球地表水从常年流动转变为间歇性流动条件 (Pekel et al., 2016)。间歇河的空间范围在过去几十年中扩张了约 12%，并且预计这一趋势将持续 (Zipper et al., 2021; Nyberg et al., 2024)。这种现象在干旱和半干旱地区尤为明显，在那里季节性降水驱动极端的水文波动。在旱季，水流可能变得停滞，部分河床部分可能暴露或干燥 (Bao et al., 2026; Gou et al., 2025)。相反，强烈的雨季降雨可以迅速恢复水文连通性并减少水生栖息地的物理隔离 (Datry et al., 2014)。尽管它们的普遍性日益增加，最近间歇河中的 GHG 调查很大程度上局限于旱期暴露沉积物的排放特征 (Qin et al., 2024; Silverthorn et al., 2024; Bao et al., 2026)。检查水文条件与不同水文状态下河流 GHG 动力学之间关联的系统性研究仍然稀缺。
除了改变水文连通性外，间歇河中的干湿交替深刻扰乱了物质和能量的流动。全球范围内，内陆水域每年接收约 5.1 Pg C 的陆地碳 (Drake et al., 2018)。在到达海洋之前，这些有机物（OM）经历光化学和生物降解 (Hansen et al., 2016) 和沉积埋藏 (Regnier et al., 2013; Mendon?a et al., 2017)，从而影响河流碳和氮循环 (Battin et al., 2023)。这些 OM 的代谢转化作为温室气体（GHG）产生的关键引擎 (Lapierre et al., 2013; Romeijn et al., 2019; Kang et al., 2023; Song et al., 2025)。虽然广泛认识到 OM 输入增强了异养呼吸并增加了河流 CO?积累 (Romeijn et al., 2019; Li et al., 2024a; Zhou et al., 2025)，但 OM 与 N?O 动力学之间的关系似乎更多变。易分解的、富含氮的 OM，包括类似蛋白质的成分，通常与 N?O 浓度呈正相关，并可能为产生 N?O 的微生物过程提供基质 (Amaral et al., 2021; Li et al., 2024b)。相反，一些研究报告了在存在类似腐殖质的 OM 时 N?O 积累较低，可能是由于其电子转移特性更有利于更完全的反硝化和 N?O 还原 (Liu et al., 2023a; Song et al., 2025; Zhu et al., 2025)。这些对比机制表明，OM 特征与河流 GHG 动力学之间的关系可能随 OM 来源、组成和环境条件而变化。在干旱期间，停滞或低流量条件以及减少的横向连通性通常与较大的河流内初级生产贡献和更强的自生溶解有机质（DOM）特征相关联 (Zhou et al., 2023)。在湿润期间，增加的径流可能会向河道引入更多的土壤和凋落物来源的 OM，导致更强的外源 DOM 信号 (Kim et al., 2023)。然而，间歇河在不同水文条件下 OM 来源、DOM 特征和 GHG 积累仍然理解不足。
为了解决这些知识空白，本研究比较了中国西北干旱区一个间歇河系统中代表不同水文状态的两次野外考察：2025 年 5 月的低流量（LF）考察和 2025 年 9 月的高流量（HF）考察。我们检查了考察之间 OM 来源及其与 CO?和 N?O 动力学关联的差异。通过整合物理化学特征、溶解 GHG 浓度和水稳定同位素（δ2H 和 δ1?O）与贝叶斯同位素混合模型（MixSIAR）、激发 - 发射矩阵光谱结合平行因子分析（EEM-PARAFAC）以及宏基因组测序，本研究旨在：（1）表征 LF 和 HF 考察之间河流 OM 来源和组成的差异；（2）检查水文条件、OM 特征、GHG 浓度和模型推导的水 - 气 GHG 通量之间的关联；以及（3）表征与孔隙水 GHG 积累相关的沉积物微生物功能潜力。这项研究提供了对间歇河在不同水文状态下 OM 和 GHG 动力学的见解。
