近日，华东师范大学河口海岸学国家重点实验室戴志军研究员团队在长江流域大型湖泊有机碳存储方面取得新进展，相关成果以Three Gorges Dam enhanced organic carbon burial within the sediments of Poyang Lake, China为题发表于地球科学顶级期刊CATENA。该研究发现自三峡大坝2003年蓄水以来，鄱阳湖出现提前1-2月落枯、湖滩草洲滋生成为“大草原”的反常状态，导致其沉积物碳存储量显著增长约4倍。即三峡大坝调蓄致使鄱阳湖水位暴跌，鄱阳湖420平方公里水域提前初露萌生植被，由此引起鄱阳湖沉积物碳存储显著增加。
研究背景
湖泊湿地生态系统在全球碳循环中发挥着关键作用，蕴藏着巨大的碳汇能力。探究湖泊湿地在气候变化和人类活动干扰下的碳存储机制，对于准确评估湖泊生态系统的碳储存能力及其对全球碳平衡贡献具有重要意义，亦可为湖泊湿地保护与恢复提供科学依据。三峡大坝自运行以来对长江中下游通江湖泊的水文、泥沙及地貌产生重要影响。然而，通江湖泊碳存储能力是否受上游三峡大坝调控的作用知之甚少。本研究以中国第一大淡水湖鄱阳湖为例，旨在探究其湖滩沉积物百年尺度有机碳存储动态及其对三峡大坝调控的响应。
研究成果
研究通过采集鄱阳湖典型区域沉积物柱样，基于210Pb建立年代地层框架，借助沉积物粒度、总有机碳（TOC）、总氮（TN）及稳定碳同位素（δ13C）等指标，揭示三峡大坝调控对鄱阳湖湿地有机碳存储的影响。研究结果显示，尽管鄱阳湖滩涂沉积速率随着三峡大坝构建有所下降，但其有机碳含量显著增加，即鄱阳湖湖滩有机碳存储量自三峡大坝蓄水调控以来呈增加趋势 (图1AB,DE)。具体而言，三峡建坝前，鄱阳湖沉积物有机碳存储率相对稳定在4-29 g m-2 a-1，三峡建坝后，同一位置有机碳存储率显著上升至34-90 g m-2 a-1，增幅高达3.82~4.60倍 (图1C,F)。与此同时，稳定碳同位素δ13C及C/N 值均指示鄱阳湖浅滩区域陆生植物群落在三峡建坝后占比大幅上涨。进一步研究发现，与三峡建坝前相比，鄱阳湖枯水期平均水位下降1.38米，且湖泊枯水期时间延长近两个月，使得约420平方千米的湖泊水域面积消失并转变为植被覆盖区（图G-I）。结合团队先前研究成果，三峡大坝调控导致的中下游河床侵蚀，迫使鄱阳湖枯季出流量增加及湖泊水位下降，进一步引起枯水期浅滩湿地植被明显扩张，由此导致鄱阳湖沉积物有机碳存储量增强。研究强调应辩证理解流域大坝调控对下游通江湖泊生态系统的正负面影响。
图1 鄱阳湖A-C）湖区浅滩及D-F）湖道浅滩沉积速率、有机碳含量及有机碳存储率变化图；鄱阳湖G)枯季平均水位, H)枯水位以下天数及I)鄱阳湖水域植被随三峡调控变化图。
研究团队及资助
文章第一作者为河口海岸学国家重点实验室梅雪菲研究员，通讯作者为戴志军研究员。论文主要作者包括华东师范大学杜金洲研究员和香港教育大学程金平教授。该研究得到国家自然科学基金联合基金（项目号：U2040202）、国家自然科学基金面上基金（项目号：42076174）和上海市国际科技合作基金（项目号：23230713800）的联合资助。
文献信息
Mei, X.F., Dai, Z.J., Du, J.Z., Cheng, J.P., 2024. Three Gorges Dam enhanced organic carbon burial within the sediments of Poyang Lake, China. CATENA 238, 107859.
论文链接
https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.107859
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