近日，中国科学院植物研究所研究员冯晓娟、副研究员刘婷等揭示了内陆水体溶解性有机质的激发降解规律和机制。相关研究成果发表于国际学术期刊Water Research。
溶解性有机质（DOM）降解是内陆水体碳排放的关键过程，其强度可能受活性（易降解）DOM输入的调控。然而，与土壤相比，内陆水体DOM降解的激发效应研究还非常有限。在全球变化背景下，藻华爆发和水体褐化将分别加强内源活性DOM和陆源惰性DOM的输入，那么，水体DOM的激发降解会如何变化呢？
针对这一问题，冯晓娟团队选取了30个性质各异的代表性内陆水体样品，包括河流、湖泊/水库和湿地。通过构建13C标记葡萄糖添加培养实验，量化了易分解DOM输入对本底DOM降解的激发效应强度。研究团队还整合水体pH、DOM含量和芳香性等理化参数、养分化学计量和胞外酶活性等指标，结合微生物群落高通量测序和随机森林模型，最终揭示了内陆水体DOM激发降解的规律及其调控因素。
研究发现，70%的受测水体DOM具有显著的正激发降解，葡萄糖添加使本底DOM的降解速率平均提升了33 ± 8%。值得注意的是，湿地DOM表现出最强的激发效应，其降解增强幅度显著高于河流和湖泊/水库。研究人员发现，湿地独特的生物地球化学特征驱动了这一现象：其DOM具有更高的芳香度指数、腐殖化指数和SUVA254值，指征高芳香性；湿地水体微生物群落富含髌骨菌门，该类微生物富含糖苷水解酶基因，可协同降解易分解与难分解有机质。在葡萄糖添加下，湿地样品酚氧化酶活性显著增强，且其增幅与激发效应强度正相关。可见，易分解碳输入可能刺激髌骨菌门等微生物分泌糖苷水解酶，并激活酚氧化酶，通过这种酶协同变化促进了难降解DOM的共代谢分解。
随机森林模型进一步识别出芳香度指数、DOC浓度、pH和髌骨菌门相对丰度是预测激发效应强度的主要因子。激发效应强度与DOM芳香性、DOC浓度和髌骨菌门相对丰度显著正相关，而与pH负相关。
这些发现表明，内陆水体DOM的激发降解普遍存在，湿地是其降解的热点。在水体褐化和藻华加剧的背景下，水体DOM激发降解可能加强，未来值得进一步关注。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124874
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