近日，喀斯特重点实验室特聘教授王万发课题组在水文研究领域期刊《Journal of Hydrology》（SCI一区，影响因子：6.4）在线发表最新研究成果“Carbon sequestration and decreased CO₂ emission caused by biological carbon pump effect: insights from diel hydrochemical variations in subtropical karst reservoirs”（生物碳泵效应引起的碳封存和二氧化碳排放减少:来自亚热带喀斯特水库日监测水化学变化的见解）。贵州大学硕士研究生张文凤为论文的第一作者，贵州大学特聘教授王万发为论文的通讯作者，天津大学李思亮教授，钟君副研究员，陈赛男博士，贵州大学徐晓航特聘教授，香港大学陈率博士，香港科技大学易沅壁博士参与本研究。

虽然河流筑坝已经被广泛研究，但在生物碳泵（BCP）效应的影响下，喀斯特水库中的昼夜生物地球化学过程和碳控制机制仍不明确。我们研究了位于中国西南的乌江的洪家渡（HJD）和乌江渡（WJD）水库在夏季的昼夜变化过程，两个水库都是典型的喀斯特水库，都表现出周期性热分层。我们发现，在水库静水区，溶解无机碳（DIC）（HJD: 1668.6±10.4 µmol/L；WJD: 1777.9±31.5 µmol/L）、d¹³C_DIC（HJD: -3.1±0.1‰；WJD: -4.6±0.4‰）以及其他水化学参数的昼夜变化都表现出相对稳定的状态。此外，水库静水区的Revelle factor（HJD: 44.3~49.0；WJD: 44.3~53.9）显著高于河流区（HJD: 24.4~33.4；WJD: 14.2~35.1）。稳定的昼夜变化表明洪家渡和乌江渡水库可能具有独特的稳定性调控机制。同时，水库的d¹³C_DIC、氮氧同位素（d¹⁵N和d¹⁸O）等数据以及碳-氮相关性表明，溶解无机碳（DIC）和硝酸盐（NO₃^-）的转化主要受初级生产的影响，且在光合作用过程中存在碳和氮营养物质的耦合吸收。碳氮（C/N）重量比（6.0~10.1）和d₁₃C_POC（-30.0‰~-24.7‰）也揭示了从河流区的土壤有机物向过渡-静水区浮游植物源的逐渐转变过程。洪家渡和乌江渡水库显示出显著的生物碳泵（BCP）效应，在水库静水区大量溶解无机碳（DIC）转化为自源有机碳（AOC）进行埋藏。此外，洪家渡和乌江渡水库的稳定性也有利于浮游植物的生长并支持促进生物碳泵（BCP）效应的发生。

我们的研究表明，生物碳泵（BCP）效应会导致类似洪家渡和乌江渡水库的亚热带大深型喀斯特水库中埋藏大量碳，增加碳封存，减少水库静水区的CO₂排放。生物碳泵（BCP）效应作为一种碳稳定和封存过程，是碳酸盐风化碳汇的重要机制，也是碳循环中的关键环节。未来，我们需要进一步研究喀斯特地区的生物碳泵（BCP）效应，重点关注碳的迁移、转化及其对碳封存的潜在影响。

论文信息：Wen-Feng Zhang, Wan-Fa Wang*, Jun Zhong, Sai-Nan Chen, Yuan-Bi Yi, Xiao-Hang Xu, Shuai Chen, Si-Liang Li. 2024. Carbon sequestration and decreased CO₂ emission caused by biological carbon pump effect: Insights from diel hydrochemical variations in subtropical karst reservoirs. Journal of Hydrology. 632, 130909. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2024.130909.

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022169424003032