长江上游百年水生植物-藻类演替对有机质埋藏的影响：基于生物标志物碳同位素指纹的解析

研究人员针对高原富营养化湖泊沉积物有机质(OM)来源识别难题，通过n-烷烃分布模式与δ13Cn-alk同位素模型，揭示了1970s以来从大型水生植物主导到藻类主导的生态演替过程，发现该转变使有机碳(OC)和氮(ON)埋藏量分别增加3.43和3.56倍，为全球变化背景下湖泊碳汇管理提供新视角。

　　

高原湖泊作为重要的碳汇区域，其沉积物有机质(OM)的埋藏过程与生态系统演变密切相关。近年来，在气候变暖和人类活动的双重压力下，长江上游的滇池等浅水湖泊经历了从大型水生植物(macrophyte)主导到藻类(algae)主导的生态转型。这种转变如何影响有机碳(OC)的封存？其背后的驱动机制是什么？这些问题对理解全球碳循环和湖泊生态管理至关重要。

为回答这些问题，中国的研究团队在《Journal of Environmental Management》发表论文，通过分析滇池沉积物岩芯中的生物标志物n-烷烃及其化合物特异性碳同位素(δ¹³C_n-alk)，结合²¹⁰Pb定年技术，重建了过去百年的生态演变历程。研究发现，生态系统退化显著提升了OC和氮(ON)的埋藏效率，而人为活动加剧的营养失衡是藻类扩张的关键诱因。

关键技术方法
研究采用²¹⁰Pb定年建立沉积年代框架，通过气相色谱-质谱(GC-MS)分析n-烷烃分布模式，利用同位素比值质谱(IRMS)测定δ¹³C_n-alk值，结合TAR(terrigenous/aquatic ratio)、Paq(aquatic macrophyte proxy)等诊断指标量化OM来源，并整合C/N比和光合作用途径(C₃/C₄)解析生态演变驱动机制。

研究结果

历史TOC、TN及C/N比变化
沉积岩芯显示OC含量(7.72–68.29 g kg^?1)占主导，ON在1980s后显著增加。C/N比降低与藻类输入增加一致，印证了生态系统的转型过程。

OM来源与n-烷烃特征
短链n-烷烃(<>₂₀)和低C/N比(10–15)表明内源OM占优。TAR与Paq的负相关(r=?0.62)证实了大型水生植物衰退与藻类增殖的此消彼长。

生态演替三阶段
δ¹³C_n-alk端元模型将演变分为：1970s前macrophyte主导(δ¹³C=?26.5‰至?13.3‰)、1980–1990s混合态、2000s后algae主导。C₃植物贡献始终超70%，但藻类衍生OC使埋藏量激增3.43倍。

讨论与意义
该研究首次通过生物标志物指纹揭示了高原湖泊OM埋藏对生态演替的响应机制。气候变暖与施肥活动导致的N/P失衡是藻类暴发的核心驱动力，而沉积记录显示人为干扰使外源OM输入增速达自然过程的3倍以上。成果为富营养化湖泊的碳汇评估提供了方法论范式，对制定"双碳"目标下的湖泊管理策略具有指导价值。