第七届青年地学论坛

不同生态系统的碳循环过程及其源汇结构，与气候变化及人类活动影响关系密切，成为全球变化的一个重要研究领域。近年来，随着沉积岩风化作用和现代人类活动对化石燃料资源的开发利用，埋藏很深且反应惰性的沉积岩有机质被排放和输送到环境中，改变了流域生态系统碳循环的源汇结构。世界范围内主要河流间的静态对比研究揭示来自岩石剥蚀的古老有机质输送量与河流的输沙量成正比。黄河作为世界上输沙量最大的河流之一，其中古老有机质占黄河输送颗粒有机碳的近三分之一。近半个世纪以来，黄河的年输沙量大幅下降，研究黄河输送古老有机质通量的动态过程是否仍遵循上述规律、估算古老有机质在河口的埋藏效率不仅是最终评价其对区域碳循环影响的关键，而且对流域的治理和类似河流碳循环的认识都有重要借鉴意义。乌梁素海作为黄河中上游最大的湖泊生态系统，持续接受着黄河搬运而来的物质，其沉积物记录了黄河输送物质的信号。因此，本研究借助乌梁素海沉积柱，在多种指标解析湖泊沉积有机质来源组成的基础上，利用地质构型藿烷以及梯度热裂解氧化放射性碳同位素的分析结果，揭示黄河中上游过去150年来古老有机质的输送历史，并结合黄河流域的人类活动历史进一步分析影响黄河古老有机质输送的因素。研究结果表明，过去150年来，乌梁素海沉积物的地质构型藿烷具有单一且稳定的来源，即来自于黄河上游奥陶系碳酸盐岩的剥蚀。通过梯度热裂解氧化放射性碳同位素的结果，我们进一步定量重建了古老有机质百分比的变化历史。结合地质构型藿烷和梯度热裂解氧化放射性碳同位素数据可知，黄河中上游古老有机质的剥蚀从1954年开始，在1976年之后开始快速增加。在整体趋势上，古老有机质的剥蚀与由输沙量所代表的黄河水动力条件的趋势相反，这与全球尺度下水动力条件与古老有机质的输入正相关的现象不同。该现象表明，在单一河流中，水动力条件的作用由于泥沙的分选作用可能被弱化。因此，水动力条件控制了泥沙搬运总量，而剥蚀物源的暴露程度则控制了黄河古老有机质的搬运,而后者往往会受到人类活动、气候变化等因素的影响。
 

人类活动，碳循环