近日，0638太阳集团海洋与地球学院、近海海洋环境科学国家重点实验室氮循环课题组（NCG）鲍红艳副教授与合作者在国际权威期刊Global Biogeochemical Cycles上发表最新研究成果。该研究揭示了气候、地貌和土地覆盖对全球河流木质素分布及其输出通量的影响，为在全球气候变化和人类活动背景下预测河流溶解有机质的输出提供了科学支撑。

研究背景

陆源溶解有机质向海洋的输出，连接着地球上两个最大的有机碳库，影响近海的生物地球化学循环。在人类活动和气候变化的影响下，这种输出正在发生变化。然而，全球河流输出陆源溶解有机质时空分布特征以及调控因素等相关研究的缺乏，大大限制了我们对其未来变化趋势的预测能力。木质素通常被用作示踪水生系统中陆源溶解有机质的标志物，被广泛应用在不同区域河流陆源物质输出的研究中。因此，本研究整理了全球河流溶解态木质素的数据（搜集+新测），并开展了结合土地利用、水文等参数的综合分析，综合探究了全球河流木质素分布、通量及其潜在控制因素。

研究结果

本研究集成了来自中国15条河流的32个木质素数据与来自全球97条河流的548个木质素数据。结果表明，在全球范围内河流溶解木质素浓度(Σ6 (μg L^-1))变化幅度可达3个数量级，并且与河流溶解有机碳浓度呈显著正相关（图1a）。木质素与溶解有机碳的比值(Λ6 (mg (g OC)^-1))用于表征维管植物来源有机碳对于河流总溶解有机碳的贡献，其变化幅度约为一个数量级，并在北极地区出现显著低值，这可能与不同的植被和藻类生产的贡献有关（图1b, c）。

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

本研究主要关注气候、地貌和土地覆盖对木质素分布的影响，通过考察三者之间的斯皮尔曼相关性，探究相关的影响因素（图2）。结果显示，流量加权木质素浓度（Σ6_wa）与流域平均坡度负相关，木质素输送通量（F_Lignin）主要受控于径流量，而单位流域面积木质素产量(Y_Lignin)则与流域森林覆盖率呈显著正相关关系。该结果为利用卫星遥感等手段估算陆源溶解有机质输出提供了依据。研究进一步估算出全球河流输送通量，并指出该通量能够支撑海洋溶解木质素在数十年时间尺度上的周转。因此，全球变化和人类活动导致的河流径流以及土地覆盖的改变将影响海洋中陆源溶解有机质的周转。

▲图2 各化学参数、地貌、气候和土地覆盖特征之间的斯皮尔曼相关性（***: p <0.001，**: p<0.01，*: p<0.05）

研究团队及资助

该论文第一作者为0638太阳集团鲍红艳副教授，通讯作者为鲍红艳副教授和华东师范大学吴莹教授，共同作者包括华东师范大学张经教授、0638太阳集团高树基教授、中国科学院植物研究所冯晓娟研究员、美国福罗里达州立大学Robert. G.M. Spencer博士以及美国加州大学戴维斯分校Peter J. Hernes教授等十余位学者。该研究获得国家自然科学基金项目（42076041, 41530960, 92251306, 41721005）、福建省自然科学基金项目（2020J05010）和中央高校基本科研业务费专项基金项目（20720200115）的联合资助。

论文来源

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.

论文链接

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

供稿：鲍红艳

编辑：朱佳、苏颖

审核：唐甜甜、刘志宇、唐腾凤