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河流生态系统中的碳循环在陆地碳库向海洋及大气碳库的运输过程中扮演着重要角色,理解河流生态系统的碳循环动态对全面了解全球碳循环起着至关重要的作用。全球变化背景下,人类活动所导致的土地利用与土地覆盖类型变化被视为全球变化的重要组成部分,对河流生态系统的结构和功能的变化有重要影响。然而不同季节和地理特征下及不同土地利用与土地覆盖类型下河流碳的时空变化特征以及各形态碳来源、运输和转化及相互作用的机制尚未完全清楚。因此,为了探究全球变化背景下河流碳输入的影响因素,本文选取汉江上游流域为研究对象,利用碳稳定同位素技术结合河流水文理化指标,对汉江上游流域河流溶解无机碳(Dissolved Inorganic Carbon,DIC)、溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)、总悬浮物(Total Suspended Solid,TSS)和颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)的时空分布特征和碳来源解析展开研究,得到以下主要结论:(1)汉江上游各支流水环境因子的时空差异性显著季节变化对汉江上游各支流的河流水环境因子的影响显著。丰水期的pH显著低于枯水期,丰水期的NO3--N、NH4+-N和TSS含量显著高于枯水期。河流温度和浊度与NO3--N、NH4+-N和TSS含量呈显著正相关关系,河流营养盐及总悬浮物浓度与外部人为活动干扰程度的关系密切。空间尺度上,81%的河流水质健康状况良好,但月河、坝河和洵河的营养盐浓度偏高,严重受到人为活动干扰。(2)汉江上游河流碳含量及稳定同位素分布的时空差异性显著季节变化对汉江上游河流碳含量和稳定同位素值的影响显著。夏季和丰水期的河流DIC含量显著高于其他季节。夏季和冬季的河流POC含量也显著高于其他季节。冬季和枯水期的河流δ13C-DIC值显著高于其他季节。冬季的河流δ13C-POC值显著低于其他季节,但枯水期和丰水期的变化特征不明显.。河流DIC和POC与其他水环境指标的相关性表明,夏季高温的蒸腾作用增加了河流DIC和POC的含量,丰水期的强降雨也增加了外源性DIC和POC含量;冬季的低温和低TSS含量可能增加了内源有机碳的贡献率,提高δ13C-DIC值并贡献了大量的内源性POC,导致δ13C-POC的降低。河流干流和支流的POC含量和δ13C-POC值的差异性显著,但对DIC含量和δ13C-DIC值的影响不显著。干流在丰水期的POC含量显著高于支流,干流在枯水期的δ13C-POC值显著低于支流。干流在丰水期河流流量增高可能是导致POC含量显著增高的主要原因。干流在枯水期与支流相比,稳定的河流水环境有利于提高内源性POC的贡献率,造成δ13C-POC值降低。TSS是汉江上游河流DIC同位素特征变化的最主要影响因素,DIC是POC同位素特征变化的最主要影响因素。(3)土地利用类型改变对河流碳含量及稳定同位素时空特征分布的影响显著土地利用类型差异显著影响河流DIC含量和POC含量及其稳定同位素值。农业用地和城镇用地显著增加了河流DIC的输入,农业、城镇用地和裸地显著增加了河流POC的输入。裸地河流的δ13C-DIC值显著低于其他土地利用类型。对不同土地利用类型下DIC和POC的相关性及来源分析表明,农业施肥可能是造成农业用地河流DIC和POC含量增加的主要原因;裸地因陆地风化过程以硅酸钙盐风化为主,导致河流δ13C-DIC值显著降低,同时因缺乏植被覆盖水土有机质流失严重,造成河流POC含量升高;城镇人为活动排放增加了河流DIC和POC的输入,有机污染物可能导致了河流δ13C-POC值的升高,改变了城镇与其他土地利用类型δ13C-POC的差异性。此外,河流内源碳的生产过程可能是影响河流碳输入的关键机制,在这一机制影响下河流内生物活动和人为活动与河流碳含量以及河流碳稳定同位素特征紧密联系,相辅相成。相比于夏季和丰水期,冬季和枯水期显著增加了河流水生生物光合作用和内源有机碳贡献率。人类活动影响导致农田、城镇和裸地样点对河流的额外碳输入,裸地与城镇两种土地变化分别显著改变了河流δ13C-DIC和δ13C-POC组成。河流DIC的增加为河流水生植物和藻类的生长提供了充足碳源,提高了内源有机碳的贡献,将河流无机碳循环和有机碳循环紧密联系起来。