研究背景
河流和溪流是大气甲烷（CH₄）的重要来源。已有研究发现，源头河流通常具有较高的CH₄排放强度，是河流CH₄排放的重要热点。
但在高海拔冰冻圈地区，这一规律是否依然适用？受低温和有机碳底物匮乏等因素影响，该区域的CH₄过程可能受到限制。与此同时，冰川融水的持续输入也可能进一步改变河流的CH₄排放特征。
那么，冰川融水究竟如何影响河流CH₄排放？其背后的作用机制又是什么？
针对这一问题，兰州大学高坛光老师团队以青藏高原北部黑河上游为研究区域，通过2020—2023年连续观测，系统分析了冰川补给河流与非冰川补给河流的CH₄排放特征，并进一步探讨冰川融水对河流CH₄排放的调控机制。
图1. (a) 研究区域概况。(b) 在三次不同的野外考察期间，使用浮动气室法进行气体采样的现场照片。
研究方法
实验设计：研究以青藏高原北缘黑河上游为研究区域。2020—202年，在该研究区域上游设置25个采样点（冰川补给河流9个，非冰川补给河流16个），共开展12次野外采样。此外，选取H17和H18两个代表性点位，于2020年6月和2021年7月开展24小时连续观测，每2小时测定一次CH₄通量；
测量指标：CH₄通量、WT、pH、 DO、EC、风速、气温、TN、DOC、DIC等；
值得一提的是，科研人员采用PS-3010超便携CH₄/CO₂土壤呼吸系统（北京理加联合科技有限公司），并结合水上浮体测定河流水面CH₄通量。测量时，将水上浮体降至水面，形成密闭空间，每隔10 s记录箱体顶空CH₄浓度，通过浓度随时间变化的线性斜率计算CH₄通量；
数据分析：采用Mann–Whitney U检验进行组间差异分析，Spearman相关分析评估环境因子与CH₄通量的关系，并通过蒙特卡洛模拟评估排放量的不确定性；
研究结果
（1）冰川补给河流CH₄通量中位数为3.15 (-0.64 – 8.63) μmol m⁻² d⁻¹，显著低于非冰川补给河流的5.45 (2.05–14.40) μmol m⁻² d⁻¹；冰川补给河流的DOC、WT和pH均显著低于非冰川补给河流；而DIC、TN、DO和EC等参数在两类河流之间未表现出显著差异；
图2.冰川补给河流与非冰川补给河流的CH₄通量及理化特征对比：(a) CH₄通量，(b) DOC，(c) DIC，(d) TN，(e) DO，(f) EC，(g) pH，以及(h) WT。
（2）无论是冰川补给还是非冰川补给河流，CH₄通量在不同河流等级之间均无显著差异，打破 “低级源头排放更高” 的传统规律；
图3.(a) CH₄通量与(b) DOC随河流级数的变化关系。
（3）冰川补给河流春、夏、秋通量分别为2.10 (0.07–8.29)、3.22 (0.30 – 6.75)、8.63 (-1.17 – 12.08) μmol m⁻² d⁻¹，季节差异不显著；而非冰川补给河流秋季通量11.45 (3.38 – 16.11) μmol m⁻² d⁻¹显著高于春季和夏季。冰川补给河流夏季CH₄浓度显著低于春季，非冰川补给河流则无显著季节差异；
图4.河流中 (a) CH₄通量和 (b) CH₄度的季节性变化。
（4）冰川补给河流（H17）昼夜CH₄通量无统计学差异；非冰川补给河流（H18）昼夜差异显著，夜间通量显著高于白天，呈现昼低夜高的反向昼夜模式；
图5. CH₄通量的日变化。(a, b) 冰川补给型河流，时间分别为2021年7月17日以及2021年7月18–19日。(c, d) 非冰川补给型河流，时间分别为2020年6月1–2日以及2021年7月18日。
（5）冰川融水使流域河流甲烷排放降低约13%±7%；
图6.黑河上游下游河段CH₄排放的季节性变化。
（6）机制分析
低温抑制微生物产CH₄过程；
生物地球化学稀释，降低产CH₄过程的底物供应；
图7. (a) DOC(b) DIC(c) TN(d) DO(e) EC(f) pH(g) WT及(h)径流占比的季节性变化。
结语
本研究发现，冰川融水不仅是河流水文过程的重要组成部分，也在调节河流CH₄排放中发挥着重要作用。随着气候变暖和冰川持续变化，冰川融水对河流碳循环的影响值得进一步关注。未来，还需要结合长期观测与机制研究，深入认识冰冻圈变化背景下河流温室气体排放的响应。
发表期刊：Journal of Hydrology【影响因子：7.3】
研究单位：兰州大学、中国科学院西北生态环境资源研究院等
研究地点：青藏高原北缘黑河上游
使用设备：PS-3010超便携CH₄/CO₂土壤呼吸系统
DOI：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2026.136372