LICA | 森林中溶解有机物的移动在解冻期间影响下游土壤的二氧化碳通量

森林约占全球土壤碳库的70%，是调节大气CO₂浓度的关键因素。湿地作为陆地和水生系统的过渡区，通常地下水位接近地表。全球变暖导致北方低地森林被湿地取代，造成景观破碎化，并可能改变碳通量。土壤CO₂通量占大气碳的20-38%，其主要来源是土壤呼吸，包括自养和异养呼吸。异养呼吸受温度、湿度和溶解有机物（DOM）影响。低分子量化合物（LMW）更易降解，促进微生物活动和土壤呼吸。解冻期雨雪事件可将DOM输送至湿地，影响土壤CO₂通量。本研究假设，解冻期森林湿地集水区的土壤CO₂通量受DOM运动的影响，目标是分析CO₂通量变化，确定DOM的影响， 并探索微生物在其中的作用。

图们江位于中国、朝鲜和俄罗斯的交界处，最终流入日本海，地处中高纬度地区，范围为北纬41.99°到44.51°（图1(a)）。布尔哈通河是图们江的重要支流，其上游流域面积为1560平方公里。该流域以山地森林为主，森林、农田和湿地的覆盖率分别为81.7%、12.0%和2.0%（图1(b)）。主要植被为蒙古栎、白桦、红松和苔草，分别分布在混交林和湿地中。土壤类型包括壤土、粉质黏壤土和黏土，深度分别为0–11、11–34和34–64厘米。水东森林湿地流域（SFWC）是布尔哈通河流域的一个子流域，面积为0.98平方公里，其中森林、农田和湿地面积比例分别为93.1%、0.7%和2.2%。此外，高地森林汇聚形成一条流经下游湿地的溪流。因此，该流域为研究融化期间森林湿地内DOM运动对土壤CO₂通量变化特征的影响提供了一个理想的天然实验室（图1(c)）。

图 1. 图们江流域地理位置（TRB，a）及BRW主要土地利用分布（b）。森林湿地流域内现场站点（▲）、土壤呼吸站点（●）、水体采样站点（▲）的空间分布及相应的场景图片（c）。上游水和下游水分别是流入湿地的上游水和流出湿地的下游水的简称。

本研究采用现场测量、野外采样和多种分析方法，探讨了融化期间森林湿地集水区内 DOM 运动对土壤 CO₂ 通量变化的影响特征。首先，融化期间土壤 CO₂ 通量较高可能部分归因于储存的 CO₂ 的爆发。其次，高地森林的 DOM 可以通过地表径流输送到下游，然后在融化期间影响下游土壤 CO₂ 通量。最后，DOM 输入中的 LMW 可能通过改变微生物丰度来刺激土壤呼吸。总体而言，流域 DOM 运动可以影响融化期间下游土壤 CO₂ 通量，其中微生物可能通过改变土壤呼吸速率发挥作用。