青藏高原季节冻土山区河流的溶解性碳输出特征及控制因素

Characteristics and Controlling Factors of Dissolved Carbon Export from an Alpine Catchment underlain by Seasonal Frost in the Qilian Mountains, Qinghai-Xizang Plateau

摘要

高寒山区土壤碳是全球冻土碳库的重要组成部分，以溶解相从陆地侧向输出到河流是该地区土壤碳输出的重要途径，而以往研究主要集中在多年冻土区，对季节冻土区关注较少.为探讨季节冻土区河流溶解性碳的输出规律、影响因素及其作用机制，以位于青藏高原祁连山北麓黑河上游的季节冻土山区——红泥沟小流域为研究区，通过对河水中溶解性有机碳（DOC）和溶解性无机碳（DIC）浓度与通量的连续观测，结合河水中稳定同位素丰度及流域内气象、水文、地温等观测数据，发现在冻土消融前期（春末），流域出口河水中DOC和DIC浓度较高但通量较低；在冻土消融后期（夏季），河水中DOC和DIC浓度较低但通量较高；河水中DOC和DIC浓度在消融后期总体呈下降趋势，但低流量期的浓度比高流量期略有上升.研究表明：对以红泥沟小流域为代表的季节冻土山区，消融前期溶解性碳输出的主控因素仍是冻土特征及动态，但在消融后期则变为水文输入特征主控，以细粒残坡积物为主的薄层含水层和广泛发育的冻融扰动地貌也对其有重要影响，导致河流中DOC浓度高于青藏高原其他地区的报道值.

关键词

高寒山区 / 青藏高原 / 黑河上游 / 季节冻土 / 溶解性有机碳 / 溶解性无机碳 / 侧向输出 / 环境地质 / 水文地质

Key words

alpine regions / the Qinghai-Xizang Plateau / upper reaches of the Heihe River basin / seasonal frost / dissolved organic carbon / dissolved inorganic carbon / lateral export to the river / environmental geology / hydrogeology

基金资助

国家自然科学基金项目(41772270)

中国科学院A类战略性先导科技专项(XDA2010010304)