全球湖泊溶解性有机碳与无机碳关系的空间差异与影响因子OA

为识别全球湖泊溶解有机碳(DOC)与溶解无机碳(DIC)关系的空间差异及其主要影响因素,本研究基于全球湖泊DOC和DIC观测数据,采用MissForest插补、分类回归树(CART)和广义加性模型(GAMs)等方法,构建“水文-营养”情景分析框架,比较不同环境条件下DOC与DIC相关关系及其影响因子。结果表明:CART模型识别出年降雨量约457 mm和总氮浓度约1.7 mg·L^(-1)两个主要环境分割点,可将全球湖泊划分为湿润-高氮、湿润-低氮、干旱-高氮和干旱-低氮4类情景。不同情景下DOC与DIC关系存在明显差异:在湿润-高氮湖泊中,二者呈弱正相关,水温在17.5℃附近表现出非线性响应特征,说明富营养化背景下生物过程和水体分层可能共同影响DOC与DIC关系;在湿润-低氮湖泊中,二者相关性接近零,可能与DOC主要受流域土壤有机碳输入影响、而DIC更多受地下水补给、岩石风化和碳酸盐平衡过程控制有关;在干旱-高氮湖泊中,DOC与DIC呈显著正相关,说明蒸发浓缩和溶质同步累积可能是二者同向变化的重要原因;在干旱-低氮湖泊中,二者相关性较弱,叶绿素a浓度在15μg·L^(-1)附近出现响应峰值,表明有限的初级生产力可能对溶解碳组分关系产生阶段性影响。总体来看,电导率、pH、水温、土壤有机碳、降雨量和叶绿素a是不同情景下影响DOC与DIC关系的重要因子。全球湖泊DOC与DIC关系并非稳定同步变化,而是表现出明显的情景依赖性和非线性特征,应结合水文条件、营养状态及湖泊理化环境进行综合分析。