湖泊是陆地碳循环的重要组成部分。在湖泊沼泽化过程中，水生植被扩张及有机质持续积累可逐渐形成浮毯，并改变水体与植被、泥炭和沉积物之间的物质交换。然而，浮毯如何重塑水体有机碳的空间分布、来源组成和转化过程，以及这种影响如何随季节变化，仍缺乏系统认识。

东北地理所湿地生态工程学科组、湿地生态系统管理学科组、大气环境与生态演变学科组研究人员以兴凯湖典型浮毯湿地为研究对象，在生长季和冰封期沿浮毯区、过渡区和明水区开展野外调查，综合分析水环境参数、溶解有机碳（DOC）、颗粒有机碳（POC）及稳定碳同位素（δ¹³C）特征，并结合C/N比、端元混合模型和偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM），解析浮毯形成对水体有机碳分布、来源及环境关联路径的影响。

研究发现，生长季浮毯下方水体形成明显的酸性、低氧环境，DOC最高浓度达212.22 mg/L，显著高于明水区（<40 mg/L），形成有机碳积累热点；冰封期随着浮毯有机碳分解和水动力扰动减弱，不同区域间水体DOC浓度梯度明显减弱，分布趋于均一化。稳定同位素及C/N分析表明，浮毯区有机碳主要来源于浮毯植被、泥炭及植物凋落物，其中浮毯植被对DOC的估算贡献最高达90.3%；随距浮毯距离增加，湖岸带土壤和陆生植被来源贡献逐渐增强。结构方程模型进一步识别出“生产-分配”和“热力-物理化学”两类关联路径。酸碱条件显著调节DOC变化，DOC与POC之间表现出紧密耦合；温度变化与季节性生物活动、有机质释放降解及水体混合密切相关，离子强度则可能通过促进溶解有机质絮凝，推动有机碳由溶解态向颗粒态转化和沉降；沉积物再悬浮及沉积物-水界面交换进一步参与POC的迁移与分配。

本研究揭示了浮毯在湖泊沼泽化过程中兼具水体有机碳“来源”和“调节器”的双重作用，提出了具有明显季节差异的“生产-再分配-转化”有机碳迁移框架，为认识寒区浅水湖泊沼泽化过程中的碳循环机制，以及评价浮毯湿地在区域碳循环中的生态作用提供了新的科学依据。

图1 生长季与冰封期不同区域水体DOC和POC空间分布特征

图2 不同季节水体DOC和POC来源组成及空间变化

图3 浮毯湿地水体有机碳“生产-再分配-转化”概念框架

研究成果发表于Nature Portfolio旗下地球与环境科学领域高水平期刊《Communications Earth & Environment》。由中国科学院东北地理与农业生态研究所崔庚助理研究员（第一/通讯作者）、佟守正研究员（通讯作者）、姜明研究员（通讯作者）、高传宇副研究员，以及长春师范大学刘言副教授等共同完成。该研究得到国家自然科学基金（42301048）和中国科学院东北地理与农业生态研究所青年科学家小组项目（2022QNXZ01）资助。

论文信息：

Cui, G., Liu, Y., Yan, L., Tong, S., Jiang, M., Gao, C., Huang, W., Liu, X., 2026. Seasonal dynamics of aquatic organic carbon driven by floating-mat formation in a terrestrializing lake. Communications Earth & Environment, 7, 835.

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s43247-026-03972-4