强降雨过程增加蔬菜种植区浅层地下水碳汇能力

摘要

全球气候变暖背景下，寻找吸收大气二氧化碳（CO₂）的碳汇途径十分紧迫和必要.农业区粪肥及化学肥料等人为输入产生的酸性物质，释放更多的溶解性无机碳（dissolved inorganic carbon,DIC）进入浅层地下水，是一个重要的碳汇过程，但强降雨过程对其影响仍不清楚.选择豫北某蔬菜种植区浅层地下水作为主要研究对象，对比选取粮食作物种植区浅层地下水以及研究区深层地下水，于2021年4月和10月分别采集水体样品，借助水化学组成，水体氢氧同位素(δD_H2O和δ¹⁸O_H2O)以及δ¹³C_DIC组成，探讨强降雨过程对农业区浅层地下水无机碳循环的影响.研究结果表明：雨季强降雨过程导致更多人为污染物进入蔬菜种植区浅层地下水，总溶解性固体含量（TDS）均值由649 mg/L增加至1 195 mg/L,δ¹³C_DIC均值从-12.25‰降至-14.14‰，变化幅度均大于对比区域地下水，表明更多有机质进入浅层地下水并发生降解；4月和10月蔬菜种植区浅层地下水DIC含量均值分别为7.87 mmol/L和7.74 mmol/L，虽然变化不大，但随着地下水水位增加11～15 m,DIC输入通量增加，碳汇能力显著增强.研究结果证实蔬菜种植区人为输入对浅层地下水的影响，同时验证强降雨过程可以将更多的DIC输入浅层地下水，增加地下水溶解组分含量，增强地下水碳汇能力.

关键词

蔬菜种植区 / 浅层地下水 / 人为输入 / 溶解性无机碳 / 碳同位素 / 碳汇效应 / 地球化学 / 水文地质学