作者：李强; 黄雅丹; 何若雪; 于奭; 宋昂; 曹建...有机碳含量河流水体岩溶区惰性机理溶解有机碳微生物利用水化学类型
摘要：通常认为全球超过1000 m的海洋深处稳定存在着不超过42μmol/L的溶解有机碳,并被认为是微生物难以利用的惰性溶解有机碳[1-2]。这为进一步评估水圈溶解有机碳的稳定性提供了研究依据[3]。河流不但是陆地水的主体、水圈的重要组成部分,而且还是海洋-陆地物质和能量交换的主要通道。近年来,河流的自然性质和作用过程不断受到人文活动的影响,特别是河流筑坝引发的“水库效应”[4-5]。然而“水库效应”下岩溶区筑坝河流中究竟存在着多少惰性溶解有机碳以及惰性溶解有机碳存在的机理仍不清楚。2016年以来,作者以水化学类型为HCO 3-Ca型[6]的广西柳江梯级筑坝河流为研究区(图1),采集不同层位(表层水、5 m和10 m)的水样,利用荧光定量PCR技术[7]和改进的惰性有机碳测试方法[8],定量评估岩溶筑坝河流水体惰性溶解有机碳含量及其形成机制。室内培养实验结果显示:随着培养时间的延长,水体中的溶解有机碳浓度趋于稳定,约为24.63μmol/L,远低于海洋惰性溶解有机碳浓度(图2)。同时,不同取样条件下的水样经过180天培养后,细菌丰度与溶解有机碳浓度显著正相关(r=0.658,p=0.038)(表1),从而说明此时的溶解有机碳不再被微生物利用,并成为微生物生长的限制因子。而0~150天培养时间段内溶解有机碳浓度的波动,在于岩溶水体中存在着大量化能自养微生物,进而造成大量暗碳(non-photosynthetic/dark inorganic carbon incorporation)的固定[9]。因此,在培养后期,随着化学能量的消耗殆尽,化能自养微生物对水体溶解有机碳的影响可以忽略不计。从而说明,岩溶筑坝河流水体中可以存在着约为24.63μmol/L并且难以被微生物利用的惰性溶解有机碳。
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