近期，重庆研究院李哲研究员团队在长江上游梯级水库生源物质循环研究方面取得系列进展。团队以颗粒物碳、氮、磷（C、N、P）生态化学计量关系为切入点，揭示了梯级筑坝与陆域人类活动共同重塑河流物质循环的长期机制。相关成果发表于《Global Biogeochemical Cycles》、《Water Research》等地球科学与环境科学领域权威期刊。

碳、氮、磷是水生生态系统物质循环的核心要素。三者之间的比例关系，特别是经典的Redfield比值（C∶N∶P＝106∶16∶1），不仅反映水生态系统营养结构的相对均衡，也是物质来源、迁移转化和生物地球化学过程的综合表征。梯级筑坝改变河流的水文连通性和颗粒物输运过程，使原本连续的河流系统转变为一系列相互衔接的河流-水库单元。然而，长期、连续的水库调控将如何改变流域尺度的C、N、P耦合关系，此前仍缺乏系统认识。

研究团队以长江上游干流11座大型梯级水库为对象，覆盖约2500公里的干流河段，整合近十年（2014-2022）现场观测数据，系统解析了梯级筑坝与陆域人类活动对颗粒物C∶N∶P化学计量关系的共同影响。

研究表明，梯级筑坝并不是改变河流物质循环的单一动力。颗粒物C∶N∶P的变化，是水库调控过程与陆域人类活动共同作用的结果，而且两类动力的相对重要性会随水库运行阶段和流域环境条件发生变化。筑坝与陆域人类活动的耦合作用推动颗粒物C∶N接近Redfield均衡比值；陆域人类活动增加颗粒态磷（PP）输入，使颗粒物C∶P和N∶P进一步偏离Redfield比值。梯级水库则通过选择性拦截颗粒态磷，部分抵消陆域输入带来的影响，促使C∶P和N∶P重新向Redfield比值靠近。这一结果说明，水库既会扰动河流原有的物质输运与元素耦合关系，也会通过拦截和转化过程对流域营养元素结构产生调节作用。

研究进一步揭示了这种调控效应的长期演变。水库蓄水后的约30年内，增强的水体初级生产力推动颗粒物C∶N逐渐接近Redfield均衡状态；运行约40年后，颗粒物C∶N可能降至Redfield阈值以下。与此同时，C∶P和N∶P的控制机制也由早期的颗粒态磷主导，逐步转向颗粒有机物与磷的耦合控制。水库运行时间不仅改变元素含量，还会重组不同元素之间的约束关系及其主导过程。

本研究将近十年的时间序列与长江上游大尺度空间梯度相结合，并通过量化颗粒物来源，将生态化学计量特征与流域物质来源、输运过程和库内转化联系起来，突破了单纯依靠元素浓度或化学计量比难以识别驱动机制的局限。研究由此揭示了梯级水库作为流域物质循环“扰动者”与“调节者”的双重角色，为下一阶段搭建梯级筑坝累积环境效应的统一理论框架提供了新的科学维度，并为梯级水库营养物质的精准管控提供科学依据。

两篇论文均由张媛媛副研究员担任第一作者，李哲研究员为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划（2022YFC3203504）、国家自然科学基金（42107273, U2340222）及重庆市自然科学面上基金（CSTB2024NSCQ-MSX0443）等支持。

论文信息

[1] Long-Term Damming Effects Gradually Regulate Particulate C:N:P Imbalance Along the Upper Yangtze River, China. Global Biogeochemical Cycles, 2026, 40: e2025GB008741. DOI：10.1029/2025GB008741.

[2] Cascade damning alleviates imbalanced particulate C: N: P stoichiometry to regulate methane accumulation in the upper Yangtze River, China. Water Research, 2025, 276: 123280. DOI：10.1016/j.watres.2025.123280.