内陆水体在全球碳循环中的作用受到日益关注，尤其在喀斯特地区——该区域因水文连通性高，碳循环过程活跃，能对全球气候变化作出快速响应。因此，喀斯特地区已成为全球碳循环研究的焦点。水的流动驱动碳循环，但生物地球化学过程、水动力学与人为干预之间的复杂交互作用，阻碍了人们对喀斯特环境中水-碳耦合循环过程的全面理解。特别是，喀斯特地区的碳储存机制尚未被充分理解。此外，亟需提高耦合喀斯特水-碳研究中模型的适用性和准确性。
为探明此关键问题，中国科学院地球化学研究所刘再华研究员团队，系统综述了喀斯特地区独特的水-碳循环过程，包括快速的表层-管状通道-地表交换、水文调控对溶解无机碳与有机碳分配的影响，以及微生物-地球化学反馈机制。我们强调喀斯特地区碳封存和调控机制，特别是微生物暗固定作用在地下水中形成碳汇的重要性。此外，我们总结了喀斯特地区水-碳耦合模型的最新进展，旨在寻找更有效的方法来量化这些复杂的耦合循环过程。通过比较现有模型的优势、局限性及其在喀斯特区域的适用性，探讨新兴技术（如机器学习、同位素示踪剂）如何提升模型精度。
图1. 岩溶系统中水-碳循环复杂性概念图及研究框架
未来建议持续开展长期大规模监测与模拟工作，深入理解喀斯特地区水-碳耦合循环的动态机制，并对驱动这些过程的多因素进行深入探索，以深化对喀斯特地表水生态系统中水循环与碳循环相互作用的认识。此外，我们建议深入研究喀斯特地下水中微生物固碳机制及其与全球碳循环模型的整合。
上述成果发表于国际水文学期刊《JOURNAL OF HYDROLOGY》上。该研究得到了国家自然科学基金(42130501,42141008,42307070,42407287)和2021贵州省年度科技专项补助资金（GZ2021SIG），以及环境地球化学国家重点实验室自主战略项目（SKLEG2024106）的联合资助。
论文全文链接： https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.134374
（环境室 邵明玉/供稿）