《Quaternary Science Reviews》：Contrasting organic carbon responses to climate variability over the past millennium in hydrologically diverse lakes on the northeastern Tibetan Plateau
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•多湖比较对“湖泊越小，敏感性越高”的范式提出质疑。•湖泊深度和盐度，而非仅表面积，调控沉积物总有机碳的变异性。•盐度变化改变有机-无机碳的分配比例，并抑制总有机碳的变异性。•湖泊沉积物碳代用指标需要基于深度和盐度感知的框架。引言湖泊是全球碳循环的重要组成部分（Battin等，2
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多湖比较对“湖泊越小，敏感性越高”的范式提出质疑。
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湖泊深度和盐度，而非仅表面积，调控沉积物总有机碳的变异性。
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盐度变化改变有机-无机碳的分配比例，并抑制总有机碳的变异性。
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湖泊沉积物碳代用指标需要基于深度和盐度感知的框架。
引言
湖泊是全球碳循环的重要组成部分（Battin等，2009）。尽管它们仅覆盖地球陆地表面不到2%，但湖泊沉积物埋藏有机碳的速率可与海洋沉积物和土壤相当，甚至更高（Einsele等，2001；Cole等，2007）。因此，湖泊既是重要的长期碳库，也是过去环境变化的敏感记录体（Dean和Gorham，1998）。近期研究表明，小型湖泊对全球湖泊面积变化和湖泊碳排放的贡献不成比例地大（Pi等，2022），其单位面积碳埋藏速率通常比大型湖泊高出一个数量级（Downing等，2008；Heathcote和Downing，2012；Mendon?a等，2017）。在拥有数万个湖泊、占中国湖泊总面积一半以上的青藏高原（Ma等，2011），小型湖泊对湖泊CO?总排放的贡献为0.8 Tg C yr?1，占区域总量的10.7%（Si等，2024）。近期对高原119个湖泊的综合研究进一步表明，沉积物碳埋藏受干旱梯度的强烈调控（Zhao等，2026）。这些进展凸显了湖泊（尤其是小型湖泊）在区域和全球碳收支中的关键作用。
然而，关于“小型湖泊对气候变率更敏感”这一广泛持有的假设尚未得到充分检验。以往研究多集中于单个湖泊或区域综合研究，将碳累积速率与湖泊表面积联系起来（Zang等，2025）。除表面积外，水深和盐度可能从根本上调节湖泊对环境强迫的响应。
一般来说，湖泊形态控制着水文停留时间、热分层和风驱动混合（Adrian等，2009；Messager等，2016；Cael和Seekell，2023）。浅水湖泊受沉积物再悬浮和流域信号向沉积物-水界面快速传递的影响更强（Hanson等，2011），而深水湖泊则通过更大的水体体积和降低的混合效率缓冲此类扰动。同样，盐度从根本上改变碳在有机库和无机库之间的分配。咸水湖沉淀大量无机碳酸盐，这些碳酸盐稀释有机组分，并抑制总有机碳（TOC）对气候和生产力变化的响应性（Tranvik等，2009；Many等，2024；Meng等，2026）。这些物理和化学缓冲作用表明，仅凭表面积可能无法很好地预测碳信号，而在相同气候强迫下，对具有不同深度和盐度的湖泊进行直接千年尺度比较仍然很少。
青藏高原东北部为检验这些假设提供了独特的自然实验室。青海湖流域包含三个共享相同区域气候但在深度和盐度上显著不同的湖泊：青海湖（约4400 km2，平均深度约21 m，微咸水）（Yang等，2015；Wang等，2020）、尕海（约47 km2，平均深度约10-15 m，咸水）（Zhang等，1994；Li等，2012；Sha等，2015；Zhao等，2024）和洱海（约4 km2，平均深度约1.5 m，淡水）。这三个系统在形态和水化学性质上呈现显著梯度，同时经历相同的气候强迫，使我们能够厘清在更广泛调查中通常混杂的表面积、水深和盐度的混淆效应。至关重要的是，这个三湖组合包括一个挑战简单大小范式的自然对照。尕海尽管面积较小，但明显更深且为咸水。根据我们的假设，这些特征应将其TOC变异性抑制到与大型青海湖相当的水平。这一反直觉的预期为检验深度和盐度是否是碳信号的主要驱动因素提供了有力的测试。
在本研究中，我们利用青海湖流域这一独特的自然梯度，建立对湖泊沉积记录中信号传播的机理理解。为定量比较三个湖泊沉积物TOC的相对变异性，我们使用变异系数（CV）。作为无量纲、均值标准化的变异性度量，CV表示相对于测量变量量级的变异性，便于比较具有不同绝对均值的正比例尺度变量（Vangel，1996；Pélabon等，2020）。在此基础上，我们的主要目标是表征过去千年洱海沉积物TOC和δ13C_org的变化，比较三个水文条件不同的湖泊对相似区域气候强迫的TOC和δ13C响应，并评估湖泊深度和盐度差异如何导致沉积有机碳信号的差异。这一发现对该地区众多水文多样性流域重建过去有效湿度和陆地碳动态具有深远意义。
章节摘要
研究区域
青海湖流域（36°15′-37°30′N，99°30′-101°30′E）位于青藏高原东北部，海拔约3200米。它是一个大型封闭山间盆地，总流域面积约29,660 km2，包含中国最大的内陆湖——青海湖，以及若干较小的卫星湖泊，包括尕海和洱海（图1a）。区域气候以具有强烈季节性的大陆性季风为主，受
样品采集与岩性
沉积物岩芯EHLC（长112 cm）于2016年1月使用重力采样器在洱海西南部水深5米处采集，该区域以细粒粉砂沉积为特征，受河流输入或波浪作用扰动极小。选择该位置是为了最大限度地获取连续的湖泊沉积，同时减少近岸改造和陆源物质稀释的影响。沉积序列主要由
洱海沉积物TOC、TN、C/N和δ13C_org记录
岩芯EHLC的TOC含量范围为0.4%至21.3%，平均值为8.0%。TN含量范围为0.04%至2.6%，平均值为0.8%。TOC和TN表现出相似的随深度变化趋势：在中世纪暖期（MWP，公元800-1200年）相对较高，在小冰期（LIA，公元1300-1850年）较低，在当前暖期（CWP，公元1850-2015年）显著增加（图3a和b）。TOC/TN摩尔比范围为9.1至17.0，平均值为11.4，
代用指标解释与环境控制
湖泊沉积物中的TOC含量整合了有机质生产、陆源输入和保存条件的变化，被广泛用于重建湖泊碳累积的过去变化（Dean和Gorham，1998；Meyers和Lallier-Vergès，1999；Mendon?a等，2017）。在洱海中，随深度变化的TOC可能反映了水生生产力、陆源有机质供应和保存条件的综合效应。这一区分对
结论
我们来自青海湖流域的多湖比较表明，洱海、尕海和青海湖的TOC和δ13C_org记录为理解青海湖流域在公元580-1930年共同定年区间内湖泊有机碳对气候变率敏感性的控制因素提供了新见解。尽管三个湖泊受到大致相似的区域气候强迫，但其沉积碳响应在幅度上差异显著，表明碳
CRediT作者贡献声明
谢明霞：撰写-初稿、可视化、方法学、调查、数据管理。李祥忠：撰写-审阅与编辑、可视化、监督、方法学、调查、资金获取、数据管理、概念化。刘光鑫：撰写-审阅与编辑。杜天宇：验证。李芳：撰写-审阅与编辑。白蝶：撰写-审阅与编辑。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
我们向编辑和三位匿名审稿人表示感谢，他们的建设性意见显著促进了本文早期版本的改进。本工作由云南省基础研究项目（202401BC070002，202505AO120037）、云南省科技领军人才项目（202305AB350006）和云南大学研究生学位点科研创新项目资助。
谢明霞|李祥忠|刘光鑫|李芳|白蝶|杜天宇
