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湖泊作为高效的生物地球化学反应器,是地表大气圈、水圈、岩石圈及生物圈的结合点。沉积物是湖泊营养物质积累的重要场所,易受到环境条件影响发生源/汇功能的转变。硅和铁都是湖泊初级生产力的限制性因素,硅循环、铁循环都与碳循环密切相关。本文以乌梁素海为研究对象,以水-沉积物界面交换通量模拟实验为基础,模拟分析了Si、Fe、C的界面过程,深入探讨了不同环境因子(pH、微生物和低分子量有机酸)对沉积物中Si和Fe释放的影响机制,阐释了DIC和DOC的耦合关系,本文得出以下主要结论与认识：1.结果表明,乌梁素海真实环境中,随着pH的升高(7.0-9.5),上覆水中Si、Fr2+和Fe3+浓度降低,沉积物中BSi、Fe2+和Fe3+含量升高,表明乌梁素海的偏碱性环境使硅和铁在水-沉积物界面的扩散矢量方向指向沉积物,揭示了硅和铁在沉积物中的累积趋势。2.微生物影响实验发现,有微生物体系上覆水和沉积物中硅和铁的浓度都高于无微生物体系,证实了乌梁素海沉积物中铁异化还原细菌的存在。3.研究发现,草酸+柠檬酸体系对于硅酸盐矿物的溶解作用强于单柠檬酸体系,冰封期菖蒲区沉积物释放铁的主要机制可能是酸溶解作用,非冰封期和冰封期芦苇区及非冰封期菖蒲区沉积物释放铁的主要机制可能是络合溶解作用。4.乌梁素海释放实验的估算结果表明,沉水植物区沉积物冰封期和非冰封期整体表现为上覆水的硅汇和铁汇,上覆水共向沉积物中转移约15.62t Si, 1.00t Fe2+和0.88t Fe3+；挺水植物区沉积物冰封期和非冰封期整体表现为上覆水的硅源和铁源,沉积物共向上覆水中释放约33.15tSi,1.63t Fe2+和0.36t Fe3+。5.研究表明,DIC和DOC的耦合关系主要受微生物摄取、非生物降解、DOC与CaCO3的共沉淀作用及湖泊类型和湖泊水质化学的共同影响。6.不同类型湖泊或同一湖泊不同湖区的DIC或DOC源/汇功能差异是湖泊类型、离岸距离、湖泊水文地球化学及无机碳形态分布等多种因素综合作用的结果。