2026年10月24日，西南大学地理科学学院、岩溶环境重庆市重点实验室杨琰教授研究团队在水文学领域Top期刊《Journal of Hydrology》在线发表了题为“Wildfire disturbance during extreme drought reshapes groundwater dissolved inorganic carbon export pattern in a subtropical karst trough valley”的研究论文。

该研究聚焦全球气候变化背景下极端高温干旱及其伴生野火事件对岩溶水碳循环的影响，以中国西南典型喀斯特槽谷区（重庆酉阳龙潭槽谷）为研究对象，基于2017—2025年连续9年的地下水水文地球化学观测数据，结合遥感植被指数（NDVI、EVI）、地下水溶解无机碳（DIC）浓度、碳稳定同位素（δ¹³C_DIC）及地下水径流量等多源数据，构建了受火区与未受火区的对比研究体系，并引入随机森林（RF）和长短期记忆网络—随机森林（LSTM-RF）混合预测模型，系统揭示了极端干旱与野火复合扰动下喀斯特地下水碳循环及碳输出过程的变化特征。

研究发现，极端干旱与野火的叠加作用显著改变了岩溶水溶解无机碳的季节变化规律及输出格局。在2017—2021年相对湿润时期，随着降水增加和植被逐步恢复，土壤生物源CO₂输入增强，促进了碳酸盐岩溶解，使地下水DIC浓度升高，δ¹³C_DIC表现出明显的季节性变化。然而，2022年极端高温干旱及野火事件打破了这一相对稳定的变化规律。野火造成的植被损失与干旱引起的土壤水分减少、地下水补给不足共同削弱了碳酸盐岩风化过程，使受火区地下水DIC及Ca²⁺浓度下降。其中，2022年和2023年DIC浓度分别下降15.13 mg/L和19.47 mg/L，降幅分别为6.53%和9.18%。研究进一步通过相邻坡面差异对比估算，在相应假设条件下，干旱和野火对DIC浓度下降的相对贡献分别约为38%和62%。

与此同时，极端干旱与野火扰动对地下水碳输出通量产生了更为显著的影响。研究表明，地下水径流量是控制DIC输出通量变化的主要因素，随机森林分析显示，径流量与DIC浓度对碳输出通量变化的相对重要性分别为0.77和0.23。受极端干旱及野火影响，地下水补给与径流量显著减少，导致DIC输出通量大幅下降，火灾后降幅达到90.88%。这一结果表明，极端气候事件不仅能够改变地下水中的碳浓度及来源特征，还可能通过影响地下水补给和径流过程，显著削弱喀斯特地区的地下水碳输出能力。

这一发现揭示了喀斯特生态系统在极端气候扰动下的重要响应机制：植被—碳酸盐岩风化—地下水碳输出过程的耦合关系受到显著扰动。野火造成的地表植被损失削弱了土壤生物源碳输入，而极端干旱进一步限制了土壤水分供应及地下水补给，使碳酸盐岩溶解与地下水碳输出过程受到双重制约。值得注意的是，受火区DIC浓度下降的同时，δ¹³C_DIC并未出现预期的正向偏移，而是进一步向负值方向变化，反映出地下水无机碳来源及其转化过程发生了改变。尽管截至2025年受火区植被和部分地下水碳循环指标已表现出恢复趋势，但干旱与野火复合扰动的滞后影响仍然存在。

本研究从长期观测和多模型分析的角度，揭示了极端干旱与野火复合扰动对岩溶水碳循环的影响机制，强调了水文过程在调控碳酸盐岩风化及地下水碳输出中的关键作用。研究成果为认识全球气候变化背景下喀斯特生态系统碳循环的脆弱性与恢复过程提供了新的科学依据，也为完善极端气候事件影响下的喀斯特碳循环模型、准确评估区域碳汇功能及制定生态恢复策略提供了重要参考。

西南大学地理科学学院2023级博士研究生胡晨鹏为论文第一作者，中国科学院地球化学研究所特聘研究员曾思博为共同第一作者，曾思博研究员和杨琰教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。

论文链接：Hu, C., Zeng, S., Yang, Y., Lei, L., Liu, L., Liu, X., Li, M., Huang, X., & Tang, Y. (2026). Wildfire disturbance during extreme drought reshapes groundwater dissolved inorganic carbon export pattern in a subtropical karst trough valley. Journal of Hydrology, 681, 136675.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2026.136675

图1. 研究区概况

（a）中国重庆市酉阳县研究区地理位置及研究点分布；（b）基于归一化燃烧指数差值（dNBR）划分的四个野火烧毁程度等级：未烧毁、轻度烧毁、中度烧毁和重度烧毁（Liu et al., 2026）；（c）龙潭喀斯特槽谷水文地质图（Xiao et al., 2022）；（d）逆坡野火发生时的现场照片；（e）逆坡野火发生后的现场照片；（f）逆坡火灾后植被恢复的现场照片.

图2. 不同研究点地下水溶解无机碳（DIC）浓度及其碳稳定同位素组成（δ¹³C_DIC）观测值与预测值的对比。（a）MLT监测点DIC浓度观测值与模拟值对比；（b）MLT监测点δ¹³C_DIC观测值与模拟值对比；（c）HLD监测点DIC浓度观测值与模拟值对比；（d）HLD监测点δ¹³C_DIC观测值与模拟值对比；（e）LQ监测点DIC浓度观测值与模拟值对比；（f）LQ监测点δ¹³C-DIC观测值与模拟值对比；（g）HYD监测点DIC浓度观测值与模拟值对比；（h）HYD监测点δ¹³C_DIC观测值与模拟值对比.

图3. 野火扰动后喀斯特生态系统溶解无机碳（DIC）变化的概念示意图