源头溪流在全球河流碳平衡中具有不成比例的重要影响，这在全球环境变化背景下加大了碳通量估算的不确定性。尽管土地利用变化和城市化已被认为是全球河流化学组成变化的重要因素，但它们对源头溪流中二氧化碳（CO₂）动态的影响，尤其是在对环境敏感、富含碳酸盐的喀斯特系统中，仍缺乏深入了解。本研究对三种不同土地利用类型下的喀斯特源头溪流进行了为期一年的月度水化学调查，以其揭示溶解CO₂分压（pCO₂）和CO₂扩散通量（FCO₂）的时空变化特征及其主控因素。结果表明，这些喀斯特源头溪流全年持续作为碳源，且其pCO₂和FCO₂的时间变化趋势表现为从秋冬季向春夏季逐渐减小。pCO₂和FCO₂与溶解氧（DO）和降雨呈负相关，而与Ca²⁺、HCO₃^-、人为源离子（如Cl^-）和营养盐呈正相关。这表明季节性降雨、碳酸盐矿物风化、生活污水输入以及水生生物活动是控制CO₂动态时空变化的关键因素。此外，地下水排放在调控空间差异中也起到了重要作用。进一步分析发现，流经高度城市化区域的溪流中pCO₂浓度和CO₂排放通量比低度城市化流域高出1.2至3.0倍，这一增加主要归因于建成区扩张所带来的碳酸盐矿物风化增强及经处理和未处理污水的输入。本研究结果强调了土地利用和城市化对喀斯特源头溪流中CO₂循环的重要影响，有助于降低全球和区域尺度河流碳排放评估中的不确定性。

图1 研究区pCO₂和CO₂扩散通量的整体变化

图2 研究区pCO₂和CO₂整体时空变化特征

图3  不同流域pCO₂和CO₂与主要因子相关性

论文信息：Xingxing Cao, Guangxi Long, Y. Jun Xu , Pan Wu, Shouyang He, Zhangxing Liu. Land use changes and urbanization enhance CO₂ emissions from karst headwater streams. Journal of Hydrology, 661, Part B, 2025, 133626.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.133626