溶解有機碳(DOC)沉降輸入人工林生态系統，從而影響淨生态系統碳平衡(NECB)，然而地球關鍵帶框架下河源小流域(Headwater catchment)DOC輸入和輸出通量，以及從冠層到基岩、從降水到溪流的DOC遷移過程及調控機制(圖1)尚不清楚。本研究選擇CERN/ChinaFLUX站點千煙洲亞熱帶森林生态系統觀測研究站的河源小流域為研究對象，監測了小流域土壤輸入過程水量（降水、穿透雨、樹幹徑流）和輸出過程水量（土壤溶液、地表徑流、壤中流、溪流和地下水），以及上述水文過程的DOC濃度，量化了河源小流域尺度DOC輸入和輸出通量。本研究發現了植物源DOC沉降過程對小流域DOC輸入通量的主導作用，以及土壤緩沖外源DOC輸入(降水、穿透雨、樹幹徑流)和徑流DOC輸出(溪流、地下水)形成的碳彙機制，對準确評估河源小流域淨生态系統碳平衡具有重要貢獻。

研究發現，土壤通過緩沖河源小流域尺度DOC輸入和輸出過程形成碳彙。植物源DOC輸入通量(22317 kg C km-2 yr-1)是降水DOC淨輸入通量(4966 kg C km-2 yr-1)的4.5倍，二者分别占3.88%和0.86% NEP。植物源DOC主導81.8%的DOC總輸入通量，在淨生态系統碳平衡評估中不可忽視。溪流和地下水DOC輸出通量分别為5912和3905 kg C km-2 yr-1，因此土壤緩沖DOC通量高達17466 kg C km-2 yr-1，占3.04%NEP。土壤緩沖DOC過程成為河源小流域重要的碳彙，而在以往流域碳平衡研究中往往被忽略。

此外，從降水到溪流和地下水DOC濃度差異揭示土壤對外源DOC的緩沖和固持過程。表層土壤有機質含量高，仍表現為DOC淨釋放過程，而10cm以下土壤表現為DOC淨吸附過程。

穿透雨和樹幹徑流DOC濃度和pH相關性揭示冠層截留和冠層離子交換作用對DOC來源的調控作用。土壤溶液DOC濃度和水化學性質相關性揭示了酸堿度和離子強度是調控土壤吸附DOC的主導機制。

圖1.地球關鍵帶視角下河源小流域從降水到溪流和地下水的DOC遷移過程

該研究由澳门太阳集团9728网站、中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院大學等院所科研人員共同完成，得到國家自然科學基金重點項目(41830860)、面上項目(42171035、42077302)的支持。參考論文信息：https://authors.elsevier.com/c/1eYYC52cuXVIn(2022年3月29日前免費鍊接)或者https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.127557