流域是表层地球系统的关键单元,连接着陆域与海洋。由水文过程驱动的流域生物地球化学循环深度耦合能量流动、物质迁移和人类活动等,其水-生物地球化学耦合循环研究对于揭示不同气候与人类活动扰动下物质输移机制具有重要意义。耦合循环反应了地质历史时期多圈层的协同演化特征,体现了现代环境变化的规律,也是预测未来地表生态环境变化的重要基础。本文对流域水-生物地球化学耦合过程研究的理论框架、方法体系及最新进展进行系统综述,重点阐述溶质浓度变化、溶质来源时空异质性、反应-运移耦合机制等核心科学主题。水文变化和生物地球化学过程是流域物质循环的驱动核心,其中流量变化通过稀释、冲刷等多过程调控溶质输出模式,以及风化和微生物过程深刻影响溶质输出动态。浓度-流量(c-Q)关系中所展现的“溶质浓度似稳态”与“溶质动态”行为,本质上反映了地球关键带演化、流域风化、生态系统代谢、沉积行为及人为输入等过程与水循环之间从平衡到非平衡的复杂状态。本文针对未来研究方向提出了新的展望,指出应加强空-天-地-人多源立体观测,发展基于高频同位素分析的流量-浓度-同位素(q-C-I)多维关系研究范式,并耦合过程模型与人工智能方法,以更精准地解析气候变化与人类活动双重影响下流域生物地球化学循环机制,从而为应对全球气候变化与实现流域可持续管理提供科学层面指导与决策支持。
Li et al. (Sun,) studied this question.
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