自工业革命以来,随着化石燃料、化肥的泛滥和土地利用的剧烈变化,原本处于自然平衡状态的全球C-N循环已经发生改变,并导致一系列的全球环境问题的出现。这些问题对人类的生产生活产生了日益严重的影响,更为严重的是这些变化还在加剧。寻找遗失的碳、氮汇是目前全球碳、氮循环研究的前沿科学问题。遗漏碳汇的存在,一方面与碳循环模型计算中忽视了地质作用的碳汇与内陆水生系统的碳汇有关,另一方面则与忽视因人类活动导致的活性氮和大气氮沉降增加及其与碳循环相互作用产生的碳汇有关;遗漏氮汇的存在,一方面与内陆水生系统的氮汇量（水生生物固定和反硝化作用）不清楚有关,另一方面则与C-N之间相互作用对N生物地球化学过程的影响结果不清楚有关。因此,开展岩溶地表水生系统C-N耦合的研究,对深刻认识人类活动干预下的C-N等元素的生物地球化学循环以及解决遗漏汇问题等具有十分重要的科学意义。近年来全球变化作为一个科学问题开始出现,已逾越了科学范畴,并且成为制约当今世界发展的重大政治、经济和外交的因素。因此,通过岩溶地表水生系统C-N耦合及环境效应的研究,揭示岩溶地表水生系统C-N耦合过程,为应对气候变化的国家层面战略决策以及社会、经济发展提供对策和科学支撑。本文在漓江流域选取了8个采样点,于2016年7月至2017年6月进行一个水文年的监测,每月采样一次。在2016年10月30日至2016年11月1日,在漓江干流省里进行一次昼夜监测。分析漓江流域的水化学特征、NO₃^-与DIC来源及转化特征,解释漓江地表水生系统C-N耦合过程与碳酸盐风化及水生生物光合作用对NO₃^-及DIC的影响,说明有机碳的变化特征及来源。最后评价C-N耦合与碳酸盐岩风化的环境效应,及估算漓江地表水生系统C-N耦合过程对DIC和NO₃^-的利用通量。研究表明,漓江地表水体水化学类型为HCO₃-Ca型。在阴离子组成中,NO₃^-和SO₄^2-浓度仅次于HCO₃^-。NO₃^-质量浓度存在季节变化,冬季最高,春季最低,春季NO₃^-浓度最低。河水主要的阴阳离子存在明显的季节性,均表现为冬季>春季、秋季>夏季,这可能主要受控于降雨的稀释作用和水岩作用主导地位的交换。从空间变化上看,HCO₃^-、Ca²⁺及Mg²⁺质量浓度从上游到下游递增（岩溶区大于非岩溶区）,这主要受控于流域的地质背景。漓江水体水化学参数变化特征主要受降雨和水生生物作用的影响,而表现出显著的季节变化。漓江地表水体NO₃^-主要来源于土壤N、降雨及有机肥中的NH₄⁺以及粪便和生活污水;N的转化过程主要是硝化过程和光合作用。[Ca²⁺+Mg²⁺]/[HCO₃^-]的当量比值介于1.08¹.37,说明除碳酸对碳酸盐岩或者硅酸盐岩的溶蚀外硝酸等外源酸也参与了碳酸盐岩的风化,致使河水中[Ca²⁺+Mg²⁺]/[HCO₃^-]当量比发生变化。水化学计算表明HNO₃风化碳酸盐岩形成的DIC占DIC总量的8.64%;HNO₃风化碳酸盐岩形成的(Ca²⁺+Mg²⁺)占(Ca²⁺+Mg²⁺)总量的14.15%。通过端元混合模型进行估算δ¹³C_DIC-C值分布在-14.40‰^-8.39‰之间,平均为-12.80‰,表明C-N耦合控制了漓江地表水体碳酸盐岩的风化过程。DIC浓度季节变化表现为冬季>春季、秋季>夏季,空间变化为从上游到下游递增（岩溶区大于非岩溶区）,这主要与流域碳酸盐岩空间分布不均有关。TOC以DOC为主,两者时空的分布特征一致。季节分布特征表现为:春季>秋季、冬季>夏季,春季水流缓慢,水质清澈,温度适宜,水生生物光合作用较强有关;而夏季水流湍急、水浊,不利于水生生物的生长,此外夏季湿热条件加快了有机质的分解;空间分布特征为:下游（岩溶区）高于上游（非岩溶区）,且DIC、NO₃^-与TOC浓度呈显著相关关系,DIC或者NO₃^-浓度越高,水生生物固定的有机质就越多。水体POC浓度春季最低,夏季最高;上下游差异不明显。δ¹³C_DIC从时间分布来看,夏季最偏负,春季相对偏正;δ¹³C_POC值春季最偏负,夏季最偏正,同时δ¹³C_POC值与δ¹³C_DIC值呈负相关,表明水生生物的光合作用可以使δ¹³C_DIC值变重,同时可以使δ¹³C_POC值偏负。漓江流域内源有机碳占总有机碳的比例介于65.44%⁹6.41%,平均为85.77%,即漓江地表水体中有86%的TOC来源于水生物的初级生产力。夏季TOC中内源有机碳的比例最低,春季TOC中内源有机碳的比例最高,秋冬季差异不明显。这可能与春季水生生物的光合作用较强,而夏季水生生物的光合作用受到了限制。内源有机碳中来自水生生物光合作用利用HCO₃^-生成的有机碳的比例介于54.89%⁸2.79%之间,平均为69.36%。通过对DIC与NO₃^-不同分段下TOC浓度平均值的分析发现,NO₃^-可以促进DIC向TOC的转化,DIC处于50¹00mg/L时,NO₃^-促进作用最显著,低浓度（0⁵0mg/L）情况下,促进作用次之,高浓度（100²00mg/L）时,促进作用最弱。通过对漓江干流（省里）监测,发现各物理化学参数(T、pH、EC、DO、pCO₂、SIc、δ¹³C_DIC以及Ca²⁺、HCO₃^-、NO₃^-)表现出明显的有规律的昼夜变化,并且表现出两种不同的变化模式,其中T、pH、SIc、DO、δ¹³C_DIC表现出白天上升夜间下降的趋势,相反,EC、Ca²⁺、HCO₃^-、pCO₂、NO₃^-则表现出白天下降夜间上升的趋势。同时监测点DOC浓度也表现出白天上升夜间下降的变化,但变化趋势没有其他物理化学参数明显。HCO₃^-和NO₃^-昼夜变化可能主要受水生生物新陈代谢（白天以光合作用为主,夜间以呼吸作用为主）的影响。DOC浓度总体上呈现出白天浓度逐渐升高,夜间浓度逐渐降低的变化趋势。夜间,由于没有光合作用,水生生物呼吸作用消耗了DOC,造成DOC浓度的下降;而在白天,水生生物光合作用合成的DOC超过呼吸作用消耗的DOC,造成DOC浓度的升高。同时DOC与HCO₃^-和NO₃^-呈反相关（DOC浓度上升,而HCO₃^-和NO₃^-浓度下降）,也就是水生生物可以利用HCO₃^-和NO₃^-合成有机物,并且这一生产量大于呼吸消化的量。水生生物通过光合作用利用HCO₃^-和NO₃^-合成有机物,消耗HCO₃^-和NO₃^-是按照8:1的比例进行的,而且随着DIC或者NO₃^-浓度的升高,漓江地表水生系统的DOC浓度也升高。漓江地表水生生态系统C-N耦合过程主要体现在两方面,一方面是硝酸参与了碳酸盐岩的风化,在漓江流域总出口阳朔水文站断面一个水文年的监测数据表明,漓江流域DIC-C的输出总量为146.24Gg C/a,NO₃^--N的输出总量为8.74Gg N/a,由于C-N耦合过程的影响,其中8.64%的DIC来自硝酸溶蚀碳酸盐岩,在某些情况下,岩溶地表水体中硝酸风化碳酸盐岩会形成一个碳源;另一方面,水生生物参与的岩溶地表水生系统C-N耦合过程,C-N耦合过程中水生生物固定DIC-C总量达7.89Gg C/a,固定NO₃^--N总量达1.53Gg N/a。