不同类型北极池塘中的二氧化碳通量差异主要受碳稳定性、陆地输入量以及底栖生物呼吸作用的影响

《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Contrasting CO2 Fluxes Among Arctic Pond Types Are Driven by Differences in Carbon Lability, Terrestrial Inputs, and Benthic Respiration

北极沿海平原低地 polygonal 沼泽与冻土消融形成的 TKT 沼泽对比研究表明，TKT 沼泽因冻土融化导致地形改变和有机质输入增加，呈现更高的碳、营养及藻类生物量，成为 CO? 源（3 ±6 g/m2/d），而 LCP 沼泽因植被固碳作用成为 CO? 溶（-4 ±3 g/m2/d）。气候变化可能通过改变植被覆盖、降水和冻土消融增强 TKT 沼泽的温室气体排放。

　　

摘要

小型淡水苔原池塘是向大气中释放温室气体的热点区域。随着北极气候变暖，热喀斯特作用导致苔原池塘的地貌发生变化，这影响了这些地区碳循环的过程。为了了解这些地貌变化如何影响池塘的生物地球化学特性，我们比较了通过冰楔永久冻土融化形成的低中心多边形（LCP）池塘和热喀斯特槽（TKT）池塘。研究发现，在阿拉斯加乌特基亚维克（Utqia?vik）附近的北极沿海平原，TKT池塘中的碳含量、营养物质和藻类生物量明显高于LCP池塘。这些差异可能是由于TKT池塘由于热喀斯特事件和地面塌陷而接收了更多的陆地输入物，以及周围土壤中的碳和营养物质侧向流入、TKT池塘中碳的稳定性较低以及底栖生物的呼吸作用较强所致。这些因素共同作用，使得TKT池塘比LCP池塘更具生产力，成为更大的二氧化碳（CO₂）来源。在生长季节高峰期（7月至8月），LCP池塘中以大型水生植物为主的栖息地吸收的二氧化碳可以抵消开阔水域释放的二氧化碳，从而使LCP池塘成为净二氧化碳汇（?4 ± 3 gCO₂/m²/d），而TKT池塘则是二氧化碳源（3 ± 6 gCO₂/m²/d），尽管TKT池塘中的大型水生植物栖息地也有二氧化碳吸收作用。随着高纬度地区的气温升高，这些池塘对大气的温室气体净贡献可能会发生变化，因为空气温度、植被覆盖、降水量和水温等受影响的因素会改变苔原池塘的二氧化碳通量。

通俗语言总结

小型淡水池塘是北极景观的主要特征，它们似乎会向大气中释放大量的土壤有机碳（以二氧化碳的形式）。然而，目前对于不同类型池塘如何影响水-大气界面的碳通量大小和方向了解甚少。本研究旨在比较两种不同类型池塘的生物地球化学特性、二氧化碳排放及其驱动因素：一种是在低中心多边形苔原上形成的池塘（LCP），另一种是由于永久冻土融化而发生侵蚀和地面塌陷的池塘（TKT）。这两种池塘的二氧化碳排放时间模式相似，这可以归因于共同的气候因素（降水量和温度）。然而，由于陆地输入物、溶解有机碳的生物可利用性以及底栖生物呼吸作用的不同，两种池塘之间存在显著差异。TKT池塘的二氧化碳排放量更高，同时其营养物质浓度和藻类生物量也更高。随着永久冻土融化导致更多北极池塘呈现出TKT池塘的特征，并且随着温度和降雨量的增加，我们预计北极池塘的温室气体排放量将会增加，尽管植被生长带来的二氧化碳吸收可能会部分抵消这一趋势。

利益冲突

作者声明与本研究无关的任何利益冲突。

数据可用性声明

所有数据均可通过环境数据计划（Beaufort Lagoon Ecosystems LTER & Lougheed, 2025）获取。