为厘清复杂喀斯特流域中土地利用对碳氮磷循环及水体碳汇的影响，中国科学院地球化学研究所研究团队建立了沙湾水碳循环试验场，并设置不同土地利用情景开展长期对比研究。
近期，研究团队基于沙湾试验场长期监测及系列研究成果，系统总结了土地利用调控喀斯特地表水—地下水系统碳—氮—磷耦合循环及碳汇形成的主要机制。结果表明，裸岩和裸土条件下生物源CO2供给有限，碳酸盐风化、DIC输入和水体初级生产力较弱，整体碳汇潜力较低；农田施肥增加了氮、磷输出，而有效无机碳供给未同步增加，易促进浮游植物生长并增加富营养化风险；草地和灌丛恢复则可增强土壤CO2产生和碳酸盐风化，同时降低氮、磷输出，形成相对高DIC、低营养盐的环境，有利于沉水植物、绿藻和硅藻等生长，增强DIC的生物利用、自生有机碳形成及沉积保存。
研究进一步指出，喀斯特水体碳汇稳定性并不单纯取决于碳酸盐风化产生的DIC输入量，而受到营养盐供给、水生生物群落结构、水动力条件及沉积保存等过程的共同调控。土地利用变化通过影响土壤CO2产生、碳酸盐风化、DIC及营养盐输出、水生生物利用和沉积保存，重塑C-N-P化学计量关系及其生物地球化学过程，进而共同影响喀斯特水体碳汇形成与富营养化风险。生态恢复，特别是草地和灌丛恢复，有助于增强DIC供给、降低营养盐压力，并促进沉水植物及非蓝藻自养生物生长，为协同提升喀斯特水体碳汇功能和控制富营养化提供了新的科学认识。
图1不同土地利用类型对喀斯特水体碳-氮-磷循环及碳汇过程的调控
上述研究成果发表于国际水文学期刊Journal of Hydrology。研究得到国家自然科学基金项目（42130501、42407287、42507551、42307070）和贵州省2021年度科技资助项目（GZ2021SIG）资助。
论文信息：Tao P, Shao M, Zeng S, Liu Z, Bao Q, Jia Y, Aboueldahab M, Sun H, Shi L, Zhao M, Wang X, Yan J, Li H, Zhang Y. Land-use regulation of coupled carbon–nitrogen–phosphorus cycling and carbon-sink stability in karst surface water–groundwater systems: synthesis from the Shawan water–carbon cycle experimental test site, SW China. Journal of Hydrology, 680 (2026), 136433. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2026.136433.
（环境室 陶攀/供稿）