青藏高原源头河流水体溶解性有机物组分及其关键调控因素

Dissolved organic matter composition and key regulatory factors in headwater rivers on the Qinghai-Tibet Plateau

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摘要水体溶解性有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)是河流生态系统的重要组成部分,其含量及组分的变化与生态系统功能密切相关.以青藏高原东缘龙苍沟流域 27 条Strahler 1 级源头河流为研究对象,采用DOM荧光特性表示组分特征,同时调查各河流地理特征、气候特征和水化学特征,探究源头河流DOM含量和组分的关键调控因素.研究结果表明:溶解性有机碳(DOC)浓度在 0.35-1.50 mg/L之间,平均值为 0.85 mg/L.荧光指数(Fluorescence index,FI)的均值分别为 0.91 和 1.11,类色氨酸与类酪氨酸比值(Trypto/Tyro)的均值为 0.76,新鲜度指数β/α均值为 0.61,表明蛋白质的生物可利用性较差、微生物活性较低.随着海拔的降低,龙苍沟流域河流DOC浓度降低,DOM组分外源性降低,而微生物生物活性升高(P＜0.05).DOM组分受地形、流域面积和气候因素影响不显著(P＞0.05).荧光指数 FI、新鲜度指数 β/α与Ca2+/Mg2+和NO-3 浓度显著正相关(P＜0.05).逐步回归结果显示,海拔、坡降、温度、pH、氧化还原电位、DOC浓度、Ca2+/Mg2+和NO-3 浓度都对DOM组分起到了一定作用(P＜0.05).结构方程模型结果显示,在Strahler 1 级源头河流中Ca2+/Mg2+和 NO-3 浓度是驱动DOM组分海拔变异的主要环境因素.综合以上分析,随着海拔降低,岩石风化加剧,同时人类活动的增加引起NO-3 浓度的增加改变了水化学环境,导致DOM组分品质改善.对源头河流DOM组分空间变异和调控因素进行了研究,加深对源头河流有机物代谢过程的认识.