河流物質通量是研究水生態系統中各類物質循環的重要基礎。在國家自然科學基金重大研究計劃“西南河流源區徑流變化和適應性利用”的資助下，我國科研團隊提出河流全物質通量研究的理論體系，建立了時空匹配的全要素監測-檢測方法體系，獲得了包括雅魯藏布江、瀾滄江、怒江、黃河源、長江源等在內的西南源區五條大河的全要素同步檢測大數據。這些研究從多物質關聯的視角揭示了水沙輸移與生源物質遷移轉化以及生物響應規律，創建了河流系統生物地理學研究的新范式。
河流物質通量是河流生態系統中共存并相互作用的所有物質和能量輸移強度的總稱，而全物質通量的核心在于多物質關聯。科研團隊提出了物質間相互作用、能量輸移、生態效應的分析框架，基于“能-質”關系揭示了青藏高原河流物質轉化與能量輸移規律的特殊性，突破了高寒區物質關聯-生物響應-定量累積解析的理論瓶頸。
在重大研究計劃實施過程中，科研團隊特別關注高寒環境下徑流變化對碳、氮、磷、硫、硅等生源物質的遷移轉化，浮游生物、底棲動物、魚類等生物群落的響應，溫室氣體效應的影響以及人類活動對生源物質的累積效應。
科研團隊對河流碳、氮循環進行了深入研究，發現深部來源碳對雅魯藏布江溶解性無機碳的貢獻可達30%，而青藏高原凍土區河流呈現強甲烷排放和弱一氧化二氮排放特征，量化了青藏高原河流溫室氣體排放通量在全球碳循環中的相對貢獻。
同時，科研團隊還從微觀的分子水平上對河流水沙體系中細菌、藻類等水生生物群落的時空分布格局進行了深入研究，提出了將傳統鏡檢的形態學方法與分子生物學解析方法密切結合的研究范式，繪制出西南河流源區浮游與底棲細菌、藻類群落圖譜，填補了高原大河生物響應研究空白。
人類活動對于河流物質通量的影響是當前全球關注的熱點，特別是與能源開發相關的工程建設帶來的生態環境問題以及跨境河流可持續管理問題，近年來備受關注。
對此，科研團隊圍繞河流水沙通量、碳-氮-磷-硅等生源物質通量、溫室氣體通量等重要方面開展了系統性研究，揭示了梯級水庫對生源物質“截留-活化-輸出”的累積效應，量化了梯級水庫氮磷的截留率和轉化率。
這些研究確定了梯級水庫的生態基線，給出了流量水溫聯合優化的生態環境閾值。研究成果為科學認識高原河流的特殊性、梯級水庫生態優化調度以及跨境水資源合作提供了科技支撐，為推進國際合作發揮了積極作用。
該領域國際知名專家Jack Middelburg這樣評價：“這項發現改變了大壩攔截導致庫內物質累積以及下游初級生產力破壞的傳統觀點。”
總之，科研團隊創建的河流全物質通量理論和方法突破了高寒區物質關聯-生物響應-定量累積解析的理論瓶頸，填補了高寒區河流全物質通量圖譜、生源物質通量和溫室氣體排放等研究的空白，糾正了長期以來建壩對河流生源要素影響的傳統認知偏差。
本文鏈接：新研究創建“河流全物質通量理論”http://m.sq15.cn/show-11-23990-0.html
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