内陆水体是连接陆地生态系统与海洋生态系统的重要纽带。森林、草地和农田通过植物光合作用固定的碳，一部分会随着降雨、径流和风化作用进入河流、湖泊和水库，并被输送、埋藏或重新释放到大气中。因此，在评估区域碳汇时，如果忽略内陆水体对陆地碳汇的重新分配，可能会高估或低估陆地生态系统真正留存的碳。围绕这一问题，我院流域生物地球化学循环研究中心和香港大学地理系研究团队合作以中国西南典型喀斯特流域——乌江流域为切入点，进一步将研究拓展到全国尺度，分析了内陆水体碳迁移及其对陆地碳汇的影响。
乌江流域位于中国西南喀斯特核心区，碳酸盐岩广泛分布、河流-水库梯级开发特征典型，是研究陆地与水体碳循环关系的理想区域。结合近二十年数据对比将内陆水体碳迁移概括为三条主要途径：水气界面碳排放、下游碳输出、沉积物碳埋藏。研究发现，下游碳输出是乌江流域总碳输出通量的重要水体碳迁移途径，强烈的碳酸盐岩风化作用及水岩交互作用为水体补充了大量的外源溶解性无机碳（DIC）。水体碳输出通量与径流量密切耦合，强降雨带来的地表径流和土壤侵蚀是碳酸盐风化产物入河的主要驱动力，因此乌江流域DIC输出通量占水体总碳输出的61.8%–82.1%，且约72%的下游碳输出发生在雨季。由于流域水库修建和生态修复的综合影响，乌江流域近二十年来水生系统碳输出通量呈增加趋势，与流域净初级生产力（NEP）年际变化趋势一致，共同强调了人为活动对流域碳循环的重要影响。综合来看，乌江流域2000-2017年始终表现为净景观碳汇（12.0–16.1 Tg C yr−1），水生系统多界面碳通量占陆地碳汇的10.6%-14.6%，结果表明内陆水体对陆地碳汇重新分配起了重要作用。
图1. （a-d）分别为2000年、2006年、2013年和2017年期间，内陆水体CO2与CH4排放通量、水库碳埋藏通量以及下游碳输出通量（DIC、DOC和POC）在总碳通量中的占比；（e）2017年下游碳输出通量的季节变化趋势；（f）2017年不同面积水体（< 0.1 km2、0.1–1 km2、1–10 km2 和 > 10 km2）的气体碳排放
在乌江流域研究的基础上，研究团队整合已有观测资料和文献数据，系统汇总了中国六大生态区域——长江流域地区（YR）、珠江流域地区（PR）、黄河流域地区（HR）、西北干旱地区（NWR）、青藏高原地区（TPR）和东北地区（NER）——的三类主要内陆水体碳通量。结果表明，中国内陆水体总碳通量约为165 ± 20 Tg C yr−1，且河流CO2排放是内陆水体碳输出的 重要水体碳途径，占全国内陆水体碳通量的51.9%。HR、YR和PR集中了全国约90%的水库，这些区域水库碳埋藏量占全国水库碳埋藏量的92.0%，是人为活动对陆地碳重新分配的重要途径。
中国六大生态区域水体碳通量呈现出显著的区域差异性，气体碳排放和下游碳输出是所有区域主要的碳输出途径。乌江下游DIC输出的占比明显高于全国平均水平，其气体碳排放占比明显偏低，这与乌江流域碳酸盐岩广泛出露、风化作用强烈的地质背景密切相关。同时，中国陆地NEP的年际变化存在显著的区域差异，共同强调了气候条件、地貌特征及人类活动对水体碳循环的综合影响。
图2. 2000–2020年期间中国陆地平均净生态系统生产力（NEP）的空间变化。柱状图（a–f）表示各区域不同NEP变化类型所占土地面积的比例
将全国水体碳通量纳入陆地碳汇框架后，全国内陆水体碳通量占陆地碳汇的29%。陆地生产力较低的HR和NWR，净景观碳平衡（NLCB）对水体碳迁移较为敏感；而高生产力生态系统，如YR和PR，其NLCB主要受陆地生态系统生产力的调控，为理解不同生态环境背景下陆水碳耦合机制及区域碳收支评估提供了理论依据。因此，在评估区域陆地碳汇时，如果只计算陆地生态系统而不考虑内陆水体，将无法真实反映区域的碳收支状况。
图3. 中国净景观碳平衡与内陆水体碳通量
1. 文献来源：
本院2023级博士研究生侯永梅为两项研究的第一作者，李思亮教授和香港大学冉立山教授为共同通讯作者，研究工作得到国家自然科学基金、教育部基础学科和交叉学科突破计划等项目资助，也得到国家地球系统科学数据中心的支持。
Hou, Yongmei, Si-Liang Li, Fu-Jun Yue, Shuai Chen, Xiaolong Liu, and Lishan Ran. 2025. Carbon transfer from land to fluvial networks in a typical karst river-reservoir system, Water Research, 271: 122899.
Hou, Yongmei, Si-Liang Li, Hang Wen, Sen Xu, Yuxin Li, Shuai Chen, Fu-Jun Yue, Xiaolong Liu, and Lishan Ran. 2026. Regional patterns and regulatory mechanisms of aquatic carbon transfer in China, Global Biogeochemical Cycles, 40: e2025GB009017.
