峰丛洼地型地下河系统是广西农村主要的供水水源，但受控于其特殊地质结构，地下河系统具有水文动态变化大、旱涝灾害频发、开发利用困难、易受污染等特点，成为制约当地生态环境可持续发展的瓶颈问题。水文过程是岩溶生态环境可持续发展的关键驱动力，阐明其相关过程和机理是解决此问题的核心。中国地质科学院岩溶地质研究所科研人员选择桂林毛村地下河流域，解析各次级架构（泉、天窗、管道、裂隙）的水文地质特征，评价各含水介质的蓄水能力。各次级架构的水文衰退曲线均可划分为三个阶段，且每个阶段均符合指数模型，表明毛村地下河流域含水介质遵从孔隙-裂隙-管道模型；根据各次级架构水文衰退曲线计算孔隙水、裂隙水和管道水的比例，结果表明慢速流是毛村地下河流域蓄水的主要模式，快速流在上游浅层水循环的次级架构中所占比例最大；各次级架构电导率的变化曲线随着水位的变化而变化，基于电导率和水位变化曲线间的动态数学关系，计算得出基质的电导率值大于200 μS/cm，管道水的电导率值小于100 μS/cm，利用岩溶水体电导率的动态变化特征，可用于评估复杂岩溶含水系统的水资源量，在复杂岩溶地貌区水文地质研究具有广阔的应用前景。相关研究成果发表在国际期刊Journal of Hydrology。

近日，从国家知识产权局获悉，中国地质调查局岩溶地质研究所曹建华研究团队申请“一种实时在线监测水生植物岩溶碳汇效应的方法”获国家发明专利授权，专利号：201610710672.0。

本发明公开了一种实时在线监测水生植物岩溶碳汇效应的新方法，属于水生植物岩溶碳汇效应监测技术领域，首次建立了以溶解氧监测为主的岩溶水生生态系统水生植物碳汇效应的新方法，开拓了水生植物岩溶碳汇研究领域的新思路，推动了岩溶生态系统碳循环研究的发展。针对水生植物光合作用的特点，通过对光合作用密切相关的溶解氧为监测指标，利用光合作用方程式，计算水生植物光合作用对岩溶水体中无机碳的固定量，实现对水生植物岩溶碳汇效应的准确、实时在线监测。

近日，自然资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室在岩溶区水体水气界面碳循环研究方面取得新进展。 

岩溶区水体水气界面碳循环是受到广泛关注的全球内陆水体水气界面碳循环的重要组成部分，也是岩溶作用碳循环研究的重要内容，是定量准确评价流域岩溶碳汇效应的关键。但由于水体水气界面碳交换存在高度的时空异质性，使得准确量化水体水气界面碳通量存在着极大的不确定性和面临巨大的挑战，也给岩溶碳汇的准确评估带来极大的困难。针对上述科学问题，在国家自然科学基金，地质调查项目，广西自然科学基金，基本科研业务费项目的支持下，岩溶所蒲俊兵研究员团队利用自主设计的浮游静态箱和薄边界模型法两种方法，分别选择岩溶地下水补给的溪流、水库和流经岩溶区的大型河流作为研究区，进行不同时空尺度的野外监测研究，获得了新的科学认识。

对流经岩溶区的大型河流（桂江）的25个断面的监测研究表明，桂江水气界面二氧化碳交换表现出显著的季节和空间变化。桂江流域全年总体上为大气二氧化碳的源，但是在冬季，由于水生生物代谢过程和碳酸盐缓冲体系的影响，二氧化碳脱气受到极大的限制，甚至表现为大气二氧化碳的汇。由于在冬季二氧化碳脱气受到极大的限制，使得二氧化碳脱气占到流域无机碳通量的20.1%，形成了每年12.8万吨碳的碳汇通量。对以岩溶地下河为主要补给的（补给量占90%以上）的大龙洞水库的研究表明，大龙洞水库水气界面二氧化碳交换量表现出显著的季节变化和昼夜差异。大龙洞水库类似湖泊的“热分层效应”控制了二氧化碳脱气量的季节变化，在“热分层效应”显著的夏季，二氧化碳交换量受到抑制且出现显著的吸收大气二氧化碳的现象。相反，在冬季水库发生混合时，水库水气界面发生强烈的二氧化碳的脱气，其脱气量最高。此外，在“热分层效应”显著的夏季，二氧化碳脱气量昼夜变化差异较小，但是在翻库期间，二氧化碳脱气量昼夜变化差异较大。对以岩溶地下河为主要补给的（补给量占98%以上）的官村地表溪流的4个断面的研究表明，官村溪流水气界面二氧化碳交换表现出强烈的空间差异性，在1.3公里的距离内，二氧化碳交换量从源头的423.4毫克每平方米每小时急剧下降到最下游点的257.0毫克每平方米每小时，说明在岩溶地下河-溪流的体系中，当岩溶地下水转移到地表后会发生强烈且迅速的碳排放。官村溪流每年向大气释放21.75吨二氧化碳，但仅占流域无机碳损失通量的1.71-5.62%。同时，在官村溪流中降雨期的高分辨率监测研究表明，降雨期间受到水生光合生物新陈代谢过程的影响，溪流仍旧存在溶解无机碳的昼夜变化现象。计算表明，在降雨事件期间，溪流内沉水植物每天通过新陈代谢过程会形成5.6公斤的碳汇量。研究结果对于岩溶区溪流中沉水植物可以稳定碳酸盐岩风化作用的碳具有重要意义。

上述研究成果，强调了水生光合作用和碳酸盐缓冲体系在抑制岩溶水体中二氧化碳脱气方面的重要性，定量评估了具有高度时空异质性的水体二氧化碳交换通量，强调了要准确评估岩溶水体水气界面二氧化碳交换通量和碳汇量，必须根据其高度的时空异质性特征，改进监测方法，提高通量评估的准确性。该系列研究成果于近期发表在《Journal of Hydrology》（国际TOP期刊）、《Environmental Science and Pollution Research》、《Environmental Earth Sciences》等国际期刊上。

在广西杰出青年科学基金“岩溶生物地球化学”和中国地质调查局“人为干预增加岩溶碳汇试验示范及碳汇效应综合评价”的资助下，中国地质调查局岩溶地质研究所李强研究员等在广西桂林毛村地下河江流域和桂林五里峡水库，利用高通量测序和荧光定量PCR技术，结合传统水化学特征，首次揭示了好氧不产氧光合细菌对岩溶水体有机碳的贡献。相关成果分别发布于《岩矿测试》和《FEMS Microbiology Ecology》上。

传统观点认为：岩溶水生植物光合固定溶解无机碳产生的内源有机碳是岩石风化碳汇的重要组成部分，而光合微生物的贡献通常不予考虑，导致风化碳汇被低估。因此，岩溶水体中有机碳溯源研究是风化碳汇计算和调控的关键。

好氧不产氧光合细菌(AAPB)是一类具有好氧异养生存通性，能利用光能进行光合作用补充自身能量需求特性的异养微生物。好氧不产氧光合细菌独特的光能利用能力使其在水圈物质循环过程中扮演着重要角色。水体营养状态、电导率、pH等环境因子能改变好氧不产氧光合细菌的摄食压力并影响其相对丰度。结果表明：好氧不产氧光合细菌等光合微型生物是岩溶水体有机碳的重要贡献者，并与pH等环境因子有关。因此，好氧不产氧光合细菌对水体有机碳的贡献意味着我们必须对已建立在产氧光合作用基础上的岩溶水圈碳和能量循环重新认识，并为寻找遗失碳汇提供了一个潜在方向。

此外，《岩矿测试》编辑部还对桂林五里峡水库研究成果进行了评述。