摘要：溪流在碳 (C) 循環(huán)中發(fā)揮著重要作用，盡管面積較小,，但從內(nèi)陸水域逃逸的二氧化碳中有很大一部分來自溪流,。然而，不同的陸地和水生過程驅(qū)動(dòng)二氧化碳的產(chǎn)生和逃逸的相對(duì)重要性仍然知之甚少,。在這項(xiàng)研究中,，作者在2015年和2016年夏季連續(xù)測(cè)量了瑞典北部以凍土帶為主的流域的溪流中的O2和CO2。由此,，同時(shí)估計(jì)了每日代謝率和二氧化碳逃逸量,，從而洞察了北極河流代謝作為碳動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)力的作用。結(jié)果表明,，水生生物過程在多個(gè)時(shí)間尺度上調(diào)節(jié)CO2的濃度和逃逸速率,。光合作用導(dǎo)致二氧化碳濃度在白天下降了900ppm，這種日變化的幅度在低湍流河流中*烈,。二氧化碳濃度的晝夜變化模式反過來又影響了逃逸速率,，夜間的逃逸率最高可達(dá)45%。整個(gè)夏季,，水生生態(tài)系統(tǒng)的呼吸作用維持著二氧化碳的逸出,，呼吸作用比初級(jí)生產(chǎn)總值高一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外,，在大多數(shù)情況下,，河流呼吸的貢獻(xiàn)超過了CO2逃逸的貢獻(xiàn)，這表明一些河流河段是CO2的凈來源,，從而造成了該河流網(wǎng)絡(luò)中C的生產(chǎn)和損失的縱向異質(zhì)性,。總的來說,，這一項(xiàng)研究結(jié)果提供了北極地區(qū)河流代謝和二氧化碳逃逸之間的重要聯(lián)系,，并證明了河流代謝過程是這些景觀輸出的陸地有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化和命運(yùn)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。

研究方法：

Miellajokka流域地圖,，顏色顯示海拔變化,。黑點(diǎn)代表本研究中測(cè)量點(diǎn)的位置。插圖顯示了Miellajokka流域在斯堪的納維亞半島內(nèi)的位置,，虛線代表北極圈

研究者在2015年和2016年在北極的Miellajokka河流域布設(shè)了6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),，同時(shí)監(jiān)測(cè)水溫,、水文、流量水體CO2濃度和溶解氧,。水溫和水位用HOBO U20-001-04 水位記錄儀每個(gè)小時(shí)記錄一次,；水體CO2濃度用紅外氣體分析儀(IRGA) 每個(gè)小時(shí)記錄一次。在M1和M16監(jiān)測(cè)點(diǎn),，研究者使用 GMT220傳感器,，其對(duì)溶解的氣體具有高度滲透性，但對(duì)水沒有滲透性,。在M6,、M9、M10和M17站點(diǎn),，研究者使用eosGP CO2濃度探頭(Eosense Inc),。eosGP傳感器使用了與GMT220相同的技術(shù)，但設(shè)計(jì)中包含了PTFE薄膜,。GMT220和eosGP傳感器連接到CR1000數(shù)據(jù)記錄器(Campbell Scientific Inc.),，由12v鉛酸電池供電。在現(xiàn)場(chǎng)部署前和部署后,，傳感器在實(shí)驗(yàn)室中使用標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行校準(zhǔn),，氣體濃度分別為400ppm,、2000ppm和5000ppm,。傳感器被放置在保護(hù)套管中，以避免由于洪水和水中巖石運(yùn)動(dòng)造成的損壞,，并每3周進(jìn)行檢查和輕輕清洗,。由于膜材料的脆性和一些水流的惡劣條件，發(fā)生了幾次故障并導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,，特別是在M1處,。研究者使用miniDOT氧記錄器每10分鐘監(jiān)測(cè)一次氧氣濃度。所有探頭都安裝了一個(gè)銅網(wǎng),，以避免生物淤積,，傳感器被放置在水流的相反方向，以防止碎片堆積和石頭的沖擊,。部署前后,，使用再曝氣水對(duì)傳感器進(jìn)行交互校準(zhǔn)，以達(dá)到*的氧飽和度,，然后添加干酵母將氧飽和度降低到0%,。

所有的探頭都使用一根帶孔鋼管連接到一個(gè)重金屬平臺(tái)上，以防止移動(dòng),。溫度/水位記錄儀穩(wěn)穩(wěn)地放置在管道內(nèi)部,，CO2傳感器在管道外部但位于管道下游,，以便暴露在流動(dòng)的水中，而O2傳感器與水流平行,，傳感器面向下游,。我們?cè)谶x擇這些地點(diǎn)時(shí)考慮了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn):(a)在河流底部找到一個(gè)合適的位置來安裝儀器設(shè)備，這樣在基流條件下,，它們就不會(huì)暴露在空氣中,，同時(shí)也避免了深水池；(b)遠(yuǎn)離上游支流匯入處(除M16外,，所有河流到最近支流的距離>1 km),；(c)無地下水輸入影響。在2-6次試驗(yàn)中,，研究這通過比較部署地點(diǎn)與上游50-500米（視溪流大小而定）河流段鹽度的差異來估計(jì)地下水的輸入量,。對(duì)于每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，研究者觀察到相似的流量值,，差異小于10%,，以此可以排除地下水輸入對(duì)代謝的影響。

eosGP 土壤二氧化碳監(jiān)測(cè)儀

U20-001-04 水位記錄儀

監(jiān)測(cè)結(jié)果：

主要監(jiān)測(cè)設(shè)備：

HOBO U20-001-04 水位記錄儀：HOBO U20系列水位計(jì)具有使用方便和設(shè)計(jì)小巧的特點(diǎn),，可以在記錄水位變化的同時(shí)記錄水中的溫度變化,，適用于河流、湖泊,、濕地和沼澤等,，。它具有精度高,、使用方便,、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。

eosGP 土壤二氧化碳監(jiān)測(cè)儀：eosGP 土壤二氧化碳監(jiān)測(cè)儀是一款可原位連續(xù)監(jiān)測(cè)二氧化碳含量,，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,，既可埋于土壤中，又可淹沒在溪流或湖水中,，甚至可以用于雨雪環(huán)境,。低能耗，開箱即用,，可掩埋,，形狀小，可兼容大部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集器,，易使用,，非常適用于野外系統(tǒng)集成觀測(cè)。

河流新陳代謝控制北極河流中的晝夜模式和二氧化碳逃逸

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