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随着中国社会经济的高速发展，出于对农业灌溉、防洪、抗旱、供水、发电的多重需求，中国在最近几十年规划和修建了大量的水库大坝。这些水库大坝对区域生态环境以及物质的全球循环产生了深刻的影响。水坝拦截的“蓄水河流”表现出不同于天然河流的水环境特征，也产生了天然河流所没有的“湖沼学反应”。从河道变为水库，碳、氮、磷、硅等生源元素的循环过程发生了极为显著的改变，循环的通量、路径、速率等都会发生变化。乌江流域作为一个梯级水库开发的典型流域，前期对这些梯级水库营养元素的截留效率、水——气界面温室气体交换通量、水——沉积物界面碳埋藏等都有比较深入的研究。但这些研究对通量的分析较多，对碳的来源重视不够，导致研究成果的系统性不足。特别是对有关水库内部有机碳与无机碳的相互转变重视不够，进而造成对水库碳循环过程与通量的分析不够准确。 为此，本论文从流域整体性出发，选择典型的河流流域为研究对象，立足于对乌江中上游梯级水库水体DIC、POC以及沉积物有机碳三者浓度和δ13C的综合分析，探讨梯级水库水体POC、DIC及沉积物有机碳三者的来源以及三者之间的迁移转化，阐释上、中、下游梯级水库碳循环的空间连续性，充分揭示流域梯级水库中碳来源、迁移、转化的生物地球化学循环过程。期望论文的研究结果能对水库区域碳效应等科学问题提供数据支持。 主要研究结果如下: (1)普定、引子渡、东风和乌江渡水库夏季丰水期DIC平均浓度分别为2.21±0.13mmol/L、2.43±0.25mmol/L、2.47±0.22mmol/L和2.62±0.28mmol/L，普定、东风和乌江渡水库冬季枯水期DIC平均浓度分别为2.76±0.11mmol/L、2.77±0.18mmol/L、2.86±0.12mmol/L。乌江流域梯级水库DIC浓度季节性变化明显，夏季浓度低于冬季浓度。在夏季丰水期，水库表层DIC浓度低于深部水体浓度，在冬季枯水期，水体垂直剖面DIC浓度差异缩小。DIC浓度变化主要受藻类等浮游植物的生物活动控制。流域空间尺度上，由上游源头水库至中游水库，水体DIC浓度均值逐级增加。 (2)普定、引子渡、东风和乌江渡水库夏季丰水期的δ13CDIC平均值分别为-7.7±0.7‰，-7.4±0.8‰，-7.4±1.1‰和-8.3±0.7‰，普定、东风和乌江渡水库冬季枯水期δ13CDIC平均值分别为-7.6±0.3‰，-8.8±0.7‰和-8.8±0.3‰。乌江流域中上游梯级水库δ13CDIC值存在明显的季节性变化，夏季丰水期δ13CDIC值较冬季枯水期偏正。夏季丰水期δ13CDIC值表现出“上偏正，下偏负”的趋势，主要是受浮游植物优先利用12C进行光合作用的影响，同时大气——水界面CO2溶解也会使δ13CDIC值正向偏移。冬季枯水期由于上下层水体的混合作用，δ13CDIC值剖面变化较小。在空间流域尺度上，由上游源头至中游水库，水体δ13CDIC值逐级偏负。 (3)普定、引子渡和东风水库夏季丰水期POC平均浓度分别为0.06±0.04mmol/L，0.05±0.01mmol/L，0.04±0.02mmol/L。乌江中上游梯级水库在夏季丰水期POC浓度表现出“上层高，中间低，下层有回升”的趋势。主要是受表层浮游藻类的光合作用以及下层颗粒物的分解作用所控制，同时也还存在表层沉积物再悬浮的影响。流域空间尺度上，上游水库水体POC浓度高于下一级水库的浓度。 (4)普定、引子渡和东风水库夏季丰水期δ13CPOC平均值分别为-29.3±1.0‰，-29.7±1.6‰，-29.4±1.4‰。三个水库的δ13CPOC值相对接近。乌江中上游梯级水库夏季丰水期δ13CPOC值均呈现“上层0～10m先降后增，底部较表层偏正”的趋势。主要是上下层水体颗粒物产生过程与分解过程所致。另外，沉积物的再悬浮和土壤有机质输入在一定程度上也影响到乌江水库水体POC碳同位素变化。 (5)普定水库坝前、普定水库入库口和乌江渡水库坝前沉积物的δ13Corg平均值分别为-24.8±0.6‰，-24.7±0.6‰，-27.6±1.8‰。在垂直剖面上，普定水库入库口沉积物（PDS-3）与乌江渡水库坝前沉积物（WJDS-2）的δ13Corg值变化趋势大致相同，即随深度的加深而逐渐偏正，然而，普定坝前沉积物（PDS-1）的δ13Corg变化则与之相反，即随深度增加而渐趋偏负。通过对沉积物C/N和δ13Corg值的端元分析，普定入库口处沉积物柱芯受陆源C3植物的贡献大，普定坝前沉积物柱芯中陆源C3植物来源的比例减少，乌江渡水库沉积物柱芯陆源比例最低，内源藻类影响最大。 (6)乌江中上游梯级水库水体DIC、POC及沉积物有机碳迁移转化过程受以下几个因素的影响:水温分层等水动力条件、植物光合和呼吸分解作用、表层沉积物再悬浮、外源有机质输入。藻类等浮游植物的光合作用和呼吸作用是控制水库DIC、POC浓度及其稳定碳同位素组成的主要因素，同时在此过程实现有机碳和无机碳的转化。 (7)随着水库库龄增加和空间梯级顺序开发，乌江流域水库POC、DIC浓度呈现梯级变化，即由上游至中游，POC含量逐渐降低，DIC含量逐渐增加，δ13CDIC值逐渐偏负。POC浓度、DIC浓度及其δ13CDIC值在一定程度上可以示踪水库的演化发展过程。