人类活动极大地扰动了全球碳循环，可能在全球气候变化中扮演着重要角色。其中，水库建造是人为改造自然环境的重要手段，水库在为社会提供水力发电、淡水资源和鱼类养殖的经济效益时，同时也带了不可忽视的环境影响，如水体富营养化，温室气体排放等，并引起国内外学者的广泛关注。全球近70%的主要河流都被大坝拦截，河流经筑坝拦截后发生了一系列水动力、水化学以及生态系统结构与功能的变化。西南地区水电占我国可开发量的68%，该地区现在和未来都是我国河流筑坝的重点区域，但针对西南山地深水水库碳循环研究还较为缺乏。为深入探究这一问题，本研究对多个典型西南喀斯特大深水型水库溶解无机碳（DIC），溶解有机碳（DOC）、颗粒无机碳（PIC）和颗粒有机碳（POC）进行了详细研究。
图1 水库中不同形态碳周转过程：（a）不同季节中溶解无机碳、溶解有机碳和颗粒有机碳的碳周转量；（b）不同季节中溶解无机碳、溶解有机碳和颗粒有机碳的碳周转百分比。
研究结果发现，水库中碳周转过程的受控因素复杂，其中不同形态碳周转量主要受季节变化调节，而不同形态碳周转强度主要受水文调控调节。据估计，虽然有23.0%的DIC，20.5%的DOC以及绝大部分的POC将会被水库中被初级生成过程利用、微生物过程降解以及重力作用沉降，但是随着水库水体运行过程中DOC老化和POC沉降，可观的有机质将会在水库中被埋藏，这也表明水库是现代重要的碳汇场所，在流域碳循环源-汇-流的研究中需要充分考虑其重要性。
图2 洪家渡河流-水库系统不同区域自源及外源PIC组分及对水体DIC的贡献百分比
通过多碳同位素（d13C & D14C）和新生矿物电镜分析研究表明，在静水区断面水体中大于85%的PIC来源于光合作用诱导下生成的自源PIC。同时，沉积物表层水体中高达41%的PIC为自源PIC，这表明虽然在水库深水层PIC在不断溶解但是自源PIC的生成量远大于其溶解量，导致大量自源PIC在库区沉积物中持续累积。研究结果突破了传统认识“流域水体PIC主要来自岩石碎屑，不参与现代碳循环”，表明我们对河流-水库的碳循环研究还需要加强，才能科学理解碳循环以及其在碳中和评估中的意义。上述研究结果进一步明确了水库碳循环过程和碳源-汇效应，为人为调节水库碳循环和环境变化提供了基础数据和理论支撑，为今后准确评估大深型水库碳循环和流域碳平衡提供了科学基础。
图3 岩溶大深型水库自源PIC碳增汇行为示意图
相关成果发表在环境领域著名期刊《Water Research》和《Journal of Hydrology》中。该工作得到国家重点研发计划（2016YFA0601002），国家自然基金委杰青项目（41925002）等联合资助。相关成果如下：
Yi Y, Li S-L, Zhong J, et al. The influence of the deep subtropical reservoir on the karstic riverine carbon cycle and its regulatory factors: insights from the seasonal and hydrological changes[J]. Water Research, 2022: 119267. https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.119267.
Wang W, Li S-L, Zhong J, et al. Carbonate mineral dissolution and photosynthesis-induced precipitation regulate inorganic carbon cycling along the karst river-reservoir continuum, SW China[J]. Journal of Hydrology, 2022: 128621. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.128621.
