“碳失汇”即大气碳收支不平衡，一直是全球碳循环和气候变化研究的核心议题之一。已有众多研究指出，大量遗失碳汇存在于陆地生态系统中，其中湖泊湿地等内陆水体具有高效的碳循环和碳埋藏的生态系统功能。在当前“碳中和”背景下，评估我国湖泊生态系统固碳历史、现状及未来潜力具有重要的科学与现实意义。然而，现有大多数研究是基于单一或个别岩芯，或通过少数沉积指标和环境要素进行分析，这制约了对大型复杂湖泊系统内源碳生产（生物碳泵效应）、碳迁移沉积与埋藏机制的深入分析，在湖泊固碳评估方面也存在较大不确定性。
鉴于此，在国家科技基础性工作专项、第二次青藏科考和国家自然科学基金等项目支持下，湖泊沉积与环境演变研究室张科研究团队特别研究助理林琪等，联合国内外科研同行，运用多岩芯古湖沼手段开展多指标综合研究，在青藏高原东南缘大型湖泊有机碳埋藏时空变化规律与成因机理方面取得了新认识，相关成果Organic carbon burial in a large, deep alpine lake (southwest China) in response to changes in climate, land use and nutrient supply over the past ~100 years、Spatial variation of organic carbon sequestration in large lakes and implications for carbon stock quantification已发表于国际地学期刊Catena。
以不同水深和营养水平典型湖泊泸沽湖和洱海为例（图1），多岩芯对比研究发现，沉积物有机碳（OC）、营养盐（N、P）、金属元素以及磁化率、粒度等理化指标分别在不同岩芯中呈现出相似的随时间变化特征，指示全湖盆沉积相对稳定，具有一致性的规律；两个湖泊近百年沉积环境演变主要受到流域土地利用变化的影响，研究同时印证了湖心单岩芯在古湖沼古环境演变历史重建中的相对可靠性。碳氮比值和碳同位素分析表明，沉积物中OC以内源生产—藻类贡献为主。
图1 研究区域与采样点位
在历史演化特征方面，泸沽湖中代表性岩芯OC累积速率在1880-1980年间增加了3倍到达~43克／平方米／年，与生标指示的湖泊内源生产力升高相一致，主要受控于流域土壤侵蚀和人为营养输入；随后湖泊呈现出富营养化趋势，然而OC累积速率持续减少至~15 克／平方米／年，很可能受到近年气候变暖和湖水分层加剧导致的有机物分解及OC矿化增强的影响（图2）。由此推断，在未来气候增暖情景下，与泸沽湖类似的深水湖泊碳汇功能有可能减弱，而非预期中的增强。研究进一步指出，湖泊碳埋藏研究亟需在不同的气候、生态和土地利用梯度下系统开展，以深入评估增温和富营养化对湖泊碳汇的综合效应。
图2 泸沽湖OC埋藏历史变化与潜在机制解释
在空间变化特征方面，基于多岩芯地层标志年代学的评估，研究发现泸沽湖和洱海沉积物OC含量、累积速率和碳库储量均呈现出显著的空间差异性；估算结果显示，泸沽湖湖盆近50年沉积物OC蓄积量（standing stock）介于0.49-1.40 千克／平方米，洱海营养水平和生产力更高，近30年OC蓄积量介于0.59-1.48 千克／平方米（图3）。不同于经典的“沉积集聚”（sediment focusing）原理（湖内沉积物输送和再分配），两个湖泊有机碳埋藏的空间差异主要受控于流域人为土地利用和营养输入，二者通过调控湖泊初级生物碳泵与陆源物质输入来影响碳埋藏的空间格局。研究进一步指出，基于单岩芯定量估算湖泊碳汇可能产生显著偏差，其中泸沽湖心单岩芯高估了全湖OC储量的32%或低估了48%，表明空间异质性是大型湖泊碳汇估算不确定性的重要来源；未来有待运用多岩芯开展多点位、更精确的评估，从而深入理解人类活动的陆地水体碳汇过程及其在全球碳循环中扮演的角色。
图3 泸沽湖和洱海沉积物干质量（DM）、总磷（TP）和OC蓄积量及水深（虚线）的空间分布
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105768
https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105240