森林約占全球土壤碳庫(kù)的70%，是調(diào)節(jié)大氣CO₂濃度的關(guān)鍵因素。濕地作為陸地和水生系統(tǒng)的過(guò)渡區(qū)，通常地下水位接近地表。全球變暖導(dǎo)致北方低地森林被濕地取代，造成景觀破碎化，并可能改變碳通量。土壤CO₂通量占大氣碳的20-38%，其主要來(lái)源是土壤呼吸，包括自養(yǎng)和異養(yǎng)呼吸。異養(yǎng)呼吸受溫度、濕度和溶解有機(jī)物（DOM）影響。低分子量化合物（LMW）更易降解，促進(jìn)微生物活動(dòng)和土壤呼吸。解凍期雨雪事件可將DOM輸送至濕地，影響土壤CO₂通量。本研究假設(shè)，解凍期森林濕地集水區(qū)的土壤CO₂通量受DOM運(yùn)動(dòng)的影響，目標(biāo)是分析CO₂通量變化，確定DOM的影響， 并探索微生物在其中的作用。

圖們江位于中國(guó)、朝鮮和俄羅斯的交界處，最終流入日本海，地處中高緯度地區(qū)，范圍為北緯41.99°到44.51°（圖1(a)）。布爾哈通河是圖們江的重要支流，其上游流域面積為1560平方公里。該流域以山地森林為主，森林、農(nóng)田和濕地的覆蓋率分別為81.7%、12.0%和2.0%（圖1(b)）。主要植被為蒙古櫟、白樺、紅松和苔草，分別分布在混交林和濕地中。土壤類(lèi)型包括壤土、粉質(zhì)黏壤土和黏土，深度分別為0–11、11–34和34–64厘米。水東森林濕地流域（SFWC）是布爾哈通河流域的一個(gè)子流域，面積為0.98平方公里，其中森林、農(nóng)田和濕地面積比例分別為93.1%、0.7%和2.2%。此外，高地森林匯聚形成一條流經(jīng)下游濕地的溪流。因此，該流域?yàn)檠芯咳诨陂g森林濕地內(nèi)DOM運(yùn)動(dòng)對(duì)土壤CO₂通量變化特征的影響提供了一個(gè)理想的天然實(shí)驗(yàn)室（圖1(c)）。

圖 1. 圖們江流域地理位置（TRB，a）及BRW主要土地利用分布（b）。森林濕地流域內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)（▲）、土壤呼吸站點(diǎn)（●）、水體采樣站點(diǎn)（▲）的空間分布及相應(yīng)的場(chǎng)景圖片（c）。上游水和下游水分別是流入濕地的上游水和流出濕地的下游水的簡(jiǎn)稱(chēng)。

本研究使用便攜式溫室氣體分析儀及PS-3010超便攜CH4/CO₂土壤呼吸系統(tǒng)（北京理加聯(lián)合科技有限公司）測(cè)量了低洼森林、濕地和農(nóng)田的土壤呼吸速率。在每種土地利用隨機(jī)選擇的5m×5m區(qū)域內(nèi)設(shè)置三個(gè)獨(dú)立地塊（1 m × 1 m），并將九個(gè)表面積為 78.5cm2 的土圈提前24小時(shí)插入土壤10 cm。分別于2021年4月18日至21日 8:00、12:00 和17:00 記錄原位土壤呼吸測(cè)量值。雖然植被對(duì)土壤呼吸速率影響較小，但在監(jiān)測(cè)期間也從土圈中清除了地上生物量和雪。

圖 2. 2019 年至 2021 年凍融期間土壤 CO₂ 每日變化（a）。2020 年和 2021 年凍融期間森林土壤溫度和濕度每日變化（b）。Tsoil10、Tsoil20、Tsoil30 和 Tsoil50 分別代表 10cm、20cm、30cm和50cm 深度的土壤溫度（?C）。Msoil10、Msoil20、Msoil30 和 Msoil50 分別代表 10 cm、20 cm、30 cm 和 50 cm 深度的土壤濕度（%）。

圖3. 2020年和2021年融雪期氣溫、相對(duì)濕度及日降雨量變化，其中紅色箭頭指向雨雪天氣（a）。2020年和2021年融雪期土壤CO₂通量與主要?dú)庀笠蜃樱鉁?、相?duì)濕度）的線性回歸分析（b）。R²和P值分別表示相關(guān)系數(shù)的平方和線性擬合的顯著性水平。

圖4. 2021年解凍期間水樣中DOC（a）和DON濃度變化趨勢(shì)（b）。2021年解凍期間土壤CO2通量與DOC（c）、DON（d）濃度的線性回歸分析。R²和P值分別表示相關(guān)系數(shù)的平方和線性擬合的顯著性水平。

本研究采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、野外采樣和多種分析方法，探討了融化期間森林濕地集水區(qū)內(nèi) DOM 運(yùn)動(dòng)對(duì)土壤 CO₂ 通量變化的影響特征。首先，融化期間土壤 CO₂ 通量較高可能部分歸因于儲(chǔ)存的 CO₂ 的爆發(fā)。其次，高地森林的 DOM 可以通過(guò)地表徑流輸送到下游，然后在融化期間影響下游土壤 CO₂ 通量。最后，DOM 輸入中的 LMW 可能通過(guò)改變微生物豐度來(lái)刺激土壤呼吸?？傮w而言，流域 DOM 運(yùn)動(dòng)可以影響融化期間下游土壤 CO₂ 通量，其中微生物可能通過(guò)改變土壤呼吸速率發(fā)揮作用。