降雨是调控区域水文与碳循环的关键外力，尤其在喀斯特岩溶区，降雨会显著增强地表水与地下水的交换与耦合，打破既有的水—碳稳态并触发瞬变过程。我院戚羽霖教授课题组结合加速器质谱与傅里叶变换离子回旋共振质谱，系统评估了降雨事件对碳通量与碳循环的影响，揭示了降雨如何推动陆源碳向水体的快速输送，并重塑溶解有机质（DOM）碳库的分子组成与放射性碳的年龄结构。
中国西南喀斯特地区地处亚洲中心，是世界三大连续喀斯特生态系统。喀斯特流域系统通过碳酸盐岩的风化捕获大气中的CO2，在全球尺度上每年可以固碳0.2-0.7Gt，相当于7-25%的陆地碳汇。研究发现忽视降雨动态可能会导致城市河流温室气体排放量被低估31%，但降雨事件对喀斯特生态系统的影响尚不明确。后寨流域（年风化速率高133 t/km2）位于贵州省普定县，是典型的高原型喀斯特流域。本研究通过对贵州普定喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站的37个样点进行了一系列现场观测和实验分析，评估了降雨前后地表水和地下水化学参数和CO2排放潜势的变化。
研究发现：① 一次典型的降雨事件后，该流域（73.5 km2）水-气界面pCO₂下降了8.19%，折算的 CO₂ 排放潜力减少约624 t C；② 降雨显著动员陆源有机碳（以森林土壤为主）入流域，导致DOM池中碳源的重新分配和“年轻碳”比例上升；③ 降雨后DOM的分子特征发生转变，高度不饱和的富氧化合物增加，其中不饱和的低分子量CHO和CHOS化合物是CO₂排放潜力的关键指示物。
图1. PLS-SEM路径图：展示水体CO₂的主要控制因子及其作用路径
本研究提供了降雨通过水文连通性重塑碳源及其转化、进而调控CO₂排放潜力的直接证据，凸显在碳收支核算中明确水文事件过程的必要性。相关研究以“Rainfall shapes CO2 emission and dissolved organic matter dynamics in a karst catchment: controlling factors revealed by isotopic and molecular signatures”为题发表在环境领域的一区top期刊 Water Research。我院博士生葛金凤为论文第一作者，戚羽霖教授为通信作者，李思亮教授以及中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站执行副站长彭韬研究员共同指导了这项研究。
图2. 指示pCO2变化的DOM分子特征
论文信息：Jinfeng Ge, Yulin Qi*, Yuanbi Yi, Chao Ma, Wenrui Yao, Xin Liu, Haoyang Wang, Keyan Li, Fu-Jun Yue, Tao Peng, Si-Liang Li (2025). Rainfall shapes CO₂ emission and dissolved organic matter dynamics in a karst catchment: controlling factors revealed by isotopic and molecular signatures. Water Research. https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124875。
