气候驱动下内格罗河上游流域湖泊连通性与碳累积的变化——过去7000年的多指标记录

《Quaternary Science Reviews》：Climate-driven shifts in lake connectivity and carbon accumulation in the upper Rio Negro Basin evidenced by a multi-proxy record over the past 7000 years

　　

气候驱动的内格罗河上游流域湖泊连通性与碳累积变化：过去7000年多指标记录的证据
•多指标数据厘清了亚马逊西部7000年来的水文变化。
•亚马逊盆地中全新世水文气候高度动态，表现为极端洪水与干旱事件频发。
•有机质贫乏层（P层）与有机质富集层（R层）的交替，反映了水文连通与湖泊隔离之间的转变。
•证据显示，索利蒙伊斯河流域（Rio Solim?es）与内格罗河流域（Rio Negro）之间存在间歇性连通。
•极端洪水期间，白水侵入事件到达了世界上最大的黑水系统。

亚马逊森林是全球气候调节和水文–碳循环的关键组分，但其湿地生态系统中的碳动态长期缺乏充分表征；内格罗河（Rio Negro）流域作为典型的贫营养黑水系统，其全新世湖泊沉积记录尤为稀缺。为揭示气候变率如何调控黑水区湖泊连通性、沉积物输入与碳埋藏，研究人员在亚马逊西部内格罗河上游Uneiuxi流域的Indio湖取得一支163厘米长的沉积岩芯（LID），底部外推年龄约7124 cal yr BP，记录了近7000年的环境演变。通过有机与无机地球化学多指标（multi-proxy）分析，研究人员重建了湖泊与主河道之间周期性隔离与连通的历史，提出中全新世亚马逊西部并非持续干旱，而是极端洪水与干旱交替的高度动态气候；部分有机质贫乏层的地球化学异常还揭示，极端洪水可能通过Japurá–Uneiuxi低缓廊道，将安第斯来源的白水间歇性输入内格罗河黑水系统。该研究为黑水泛滥平原提供了罕见的高分辨率全新世记录，表明极端水文事件与气候变率共同调控了亚马逊西部泛滥平原湖泊的连通性和碳累积。

主要技术方法：研究人员于2021年12月在Indio湖湖心用振动活塞取样器获取163厘米岩芯（LID-12-21）。年代框架由²¹⁰Pb和5个加速器质谱（AMS）¹⁴C年龄经Bayesian年龄–深度模型（Bacon/Plum）建立；样品按2厘米间隔分析总有机碳（TOC）、总氮（TN）、C/N比值、δ¹³C、叶绿素衍生物（SPDU）、激光粒度及能量色散X射线荧光光谱（EDXRF）元素组成，并计算沉积物累积速率（SAR）和碳累积速率（CAR）。测年、有机与无机分析分别在澳大利亚Southern Cross University、巴西Universidade Federal Fluminense、瑞士ETH Zurich及美国DirectAMS等实验室完成。

研究结果
年代学：²¹⁰Pb与¹⁴C结合的Bayesian年代模型显示，岩芯底部年龄为7124 cal yr BP（中值）；沉积速率在约4400 cal yr BP前相对稳定，其后骤降至近零，约12厘米层段跨越约2900年，直至约1600 cal yr BP才恢复，并在顶部达到最高值0.18 cm yr^-1。
岩性：岩芯在有机质富集的R1–R5层与有机质贫乏的P1–P6层之间交替；R层较细且富含陆源有机碎屑，P层砂质含量高、粒度较粗。
粒度：砂是主要组分；R层粒度较细，P层粒度较粗，P6和P5层（7100–5500 cal yr BP）最粗；R1层内部向上变粗，顶部P1层砂含量大于95%。
有机质组成与累积速率：R层中TOC、TN和SPDU同步升高，TOC峰值约10%、TN峰值约0.2%（R5层，约5900 cal yr BP），TOC–TN线性相关R²=0.93；C/N比值大多为30–80，在P6和P5层飙升至约140；δ¹³C总体稳定在约?30‰，但在P5层（约5700 cal yr BP）偏移至约?22