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溶解有機(jī)質(zhì)是碳生物地球化學(xué)循環(huán)過程中的重要組成部分，與有機(jī)碳分解等多種生態(tài)系統(tǒng)功能密切相關(guān)。氣候變暖背景下，湖泊沉積物有機(jī)碳分解特征的空間格局及驅(qū)動(dòng)機(jī)制尚不清楚，阻礙了對(duì)變暖背景下湖泊碳匯功能的評(píng)估以及對(duì)未來氣候變化的精確預(yù)測(cè)。

中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所研究員王建軍團(tuán)隊(duì)聚焦湖泊、河流等水體以及地球上其他主要生態(tài)系統(tǒng)，整合全球2995個(gè)溶解有機(jī)質(zhì)樣本，涵蓋熱帶、苔原凍土等典型氣候區(qū)，綜合分析了兩種溶解有機(jī)質(zhì)的分子特征“氫/碳比值”和“氧/碳比值”，即H/C和O/C比值。研究表明，在陸-海連續(xù)體的生境中，溶解有機(jī)質(zhì)H/C比值表現(xiàn)為雪>冰川>海洋≥淡水/土壤>地下水。沿緯度梯度，H/C比值呈可預(yù)測(cè)的U型模式；在40°-50°中緯度的河流、湖泊和森林土壤中，H/C比值最低。H/C和O/C比值主要受pH、溶解氧、碳氮含量等環(huán)境因素的影響。

該團(tuán)隊(duì)采集全國(guó)50個(gè)湖泊，分析沉積物有機(jī)碳的分解速率及其溫度敏感性Q₁₀，發(fā)現(xiàn)有機(jī)碳分解速率和Q₁₀均表現(xiàn)出較大的變異；而在空間尺度上未發(fā)現(xiàn)明顯的緯度梯度分布格局。有機(jī)碳分解速率主要受有機(jī)碳含量的影響，而Q₁₀主要受沉積物溶解有機(jī)質(zhì)化學(xué)多樣性的驅(qū)動(dòng)。相較于傳統(tǒng)環(huán)境變量如氣候、理化因子和微生物群落等，研究考慮化學(xué)多樣性將對(duì)Q₁₀變異的解釋度增加32.8%，且化學(xué)多樣性是唯一具有直接效應(yīng)的驅(qū)動(dòng)因子。

上述成果從分子水平表征了溶解有機(jī)質(zhì)的空間分布格局，揭示了湖泊沉積物有機(jī)碳分解速率及其溫度敏感性的緯度格局和驅(qū)動(dòng)機(jī)制，將有助于剖析氣候變暖背景下的湖泊有機(jī)碳穩(wěn)定性及其介導(dǎo)的氣候反饋機(jī)制。

近期，相關(guān)研究成果分別發(fā)表在Fundamental Research和Global Change Biology上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究、南京地理所自主部署項(xiàng)目等的支持。該研究由南京地理所、南京大學(xué)、韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究院與英國(guó)劍橋大學(xué)等合作完成。

論文鏈接：1、2

湖泊沉積物有機(jī)碳分解速率及其溫度敏感性的空間格局