近日，廈門大學海洋與地球學院、近海海洋環境科學國家重點實驗室氮循環課題組（NCG）鮑紅艷副教授與合作者在國際權威期刊Global Biogeochemical Cycles上發表最新研究成果。該研究揭示了氣候、地貌和土地覆蓋對全球河流木質素分布及其輸出通量的影響，為在全球氣候變化和人類活動背景下預測河流溶解有機質的輸出提供了科學支撐。

研究背景

陸源溶解有機質向海洋的輸出，連接著地球上兩個最大的有機碳庫，影響近海的生物地球化學循環。在人類活動和氣候變化的影響下，這種輸出正在發生變化。然而，全球河流輸出陸源溶解有機質時空分布特征以及調控因素等相關研究的缺乏，大大限制了我們對其未來變化趨勢的預測能力。木質素通常被用作示蹤水生系統中陸源溶解有機質的標志物，被廣泛應用在不同區域河流陸源物質輸出的研究中。因此，本研究整理了全球河流溶解態木質素的數據（搜集+新測），并開展了結合土地利用、水文等參數的綜合分析，綜合探究了全球河流木質素分布、通量及其潛在控制因素。

研究結果

本研究集成了來自中國15條河流的32個木質素數據與來自全球97條河流的548個木質素數據。結果表明，在全球范圍內河流溶解木質素濃度(Σ6 (μg L^-1))變化幅度可達3個數量級，并且與河流溶解有機碳濃度呈顯著正相關（圖1a）。木質素與溶解有機碳的比值(Λ6 (mg (g OC)^-1))用于表征維管植物來源有機碳對于河流總溶解有機碳的貢獻，其變化幅度約為一個數量級，并在北極地區出現顯著低值，這可能與不同的植被和藻類生產的貢獻有關（圖1b, c）。

▲圖1 DOC (mg L^-1) (a)、Σ6(μg L^-1)(a)和Λ6 (mg (g OC)^-1)(b,c)的全球分布

本研究主要關注氣候、地貌和土地覆蓋對木質素分布的影響，通過考察三者之間的斯皮爾曼相關性，探究相關的影響因素（圖2）。結果顯示，流量加權木質素濃度（Σ6_wa）與流域平均坡度負相關，木質素輸送通量（F_Lignin）主要受控于徑流量，而單位流域面積木質素產量(Y_Lignin)則與流域森林覆蓋率呈顯著正相關關系。該結果為利用衛星遙感等手段估算陸源溶解有機質輸出提供了依據。研究進一步估算出全球河流輸送通量，并指出該通量能夠支撐海洋溶解木質素在數十年時間尺度上的周轉。因此，全球變化和人類活動導致的河流徑流以及土地覆蓋的改變將影響海洋中陸源溶解有機質的周轉。

▲圖2 各化學參數、地貌、氣候和土地覆蓋特征之間的斯皮爾曼相關性（***: p <0.001，**: p<0.01，*: p<0.05）

研究團隊及資助

該論文第一作者為廈門大學鮑紅艷副教授，通訊作者為鮑紅艷副教授和華東師范大學吳瑩教授，共同作者包括華東師范大學張經教授、廈門大學高樹基教授、中國科學院植物研究所馮曉娟研究員、美國福羅里達州立大學Robert. G.M. Spencer博士以及美國加州大學戴維斯分校Peter J. Hernes教授等十余位學者。該研究獲得國家自然科學基金項目（42076041, 41530960, 92251306, 41721005）、福建省自然科學基金項目（2020J05010）和中央高校基本科研業務費專項基金項目（20720200115）的聯合資助。

論文來源

Bao, H., Wu, Y., Zhan, X., Wang, X., Spencer, R. G. M., Hernes, P. J., Feng, X., Lee, L.-C., Huang, J.-C., Zhang, J., Zhao, H., Kao, S.-J., & Zhang, J. (2023). Global riverine export of dissolved Lignin constrained by hydrology, geomorphology, and land-cover. Global Biogeochemical Cycles, 37(4), e2022GB007607.

論文鏈接

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GB007607

供稿：鮑紅艷

編輯：朱佳、蘇穎

審核：唐甜甜、劉志宇、唐騰鳳