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青藏高原高海拔冰川山谷湿地古生态研究表明，该区域湿地在4700-3900年BP因降水减少形成，后经多次水文与植被演替（1200-1000年BP、350-150年BP及近几十年），碳积累速率仅17gC/m2/yr，远低于同纬度其他湿地，主因是光照限制和侧向碳流失。
夏英凡|夏正宇|孙静静|卢晨浩|唐凌宇|赵文伟|李月峰|姚阳|Minna V?liranta|于志成
中国长春东北师范大学地理科学学院，教育部长白山地理过程与生态安全重点实验室
摘要
泥炭地是富含碳的湿地，以其提供的关键生态系统服务而闻名。在藏东南部超湿润的高原地区，亚高山泥炭地发育于高黎贡山脉的冰川谷地中。基于在代表性地点采集的多个泥炭芯的详细古生态记录，我们研究了它们的长期发育过程和碳积累历史，以了解在水分过剩条件下控制泥炭地动态的过程和机制，以及它们对气候变化的敏感性。
该地区的泥炭地始于4700–3900年前，并直接形成于倾斜的岩石基底上，这可能是由于降水量减少导致水文扰动减弱，从而有利于初始泥炭的积累。在多个时期，包括1200–1000年前、350–150年前以及近几十年，随着气候从干燥转向湿润，这些泥炭地经历了从沼泽到泥炭地的转变。先前的干燥过程形成了密度更高（体积密度更大）且富含根系的土壤，为泥炭藓的生长创造了适宜的水文环境，随后降水量增加进一步促进了这种转变。泥炭地的碳积累速率表现出时空异质性，主要受局部水文扰动和相关矿物输入的影响，而非气候或植被因素。逐渐增加的水分积累和陆地洪水分别提高了和降低了碳积累速率。其长期平均积累速率仅为17克碳/平方米/年，远低于全球其他类似温度条件下的泥炭地，这可能是由于光照限制了植物生产力以及强烈的侧向碳损失所致。因此，在未来更加湿润的条件下，世界超湿润山区内的泥炭地景观容易发生自然退化。
引言
泥炭地是全球重要的湿地，提供了多种生态系统服务，包括调节流域水文、维持生物多样性栖息地以及通过长期泥炭积累实现碳（C）封存（Rydin和Jeglum，2013；Page和Baird，2016）。联合国环境规划署（UNEP）2022年发布的《全球泥炭地评估》报告强调了对这些陆地碳热点进行测绘、保护和可持续管理的紧迫性（UNEP，2022）。尽管泥炭地仅覆盖了3–4%的土地表面，但它们储存了全球高达三分之一的土壤碳（Yu等人，2010；UNEP，2022），同时却极易受到气候和人类活动的影响（Yu等人，2010；UNEP，2022）。通过对泥炭芯的古生态分析，可以记录数千年来泥炭地生态系统的发展和碳积累历史（Page和Baird，2016）。这些记录有助于提供长期背景或基准，以理解气候变化条件下的泥炭地动态，评估其敏感性或未来发展趋势，并指导针对气候和人为退化的有效行动（Hughes等人，2014；Blundell和Holden，2015；McCarroll等人，2016；Hapsari等人，2018；Mroczkowska等人，2021）。
全球近90%的泥炭地和碳储量来自北部泥炭地（即北半球的北方和亚北极地区）（Yu等人，2010），这些地区在长期碳循环中起着重要作用（MacDonald等人，2006；Korhola等人，2010；Yu等人，2011）。相比之下，北部以外的泥炭地总面积较小（Yu等人，2010）；然而，它们具有不同的地形和水文特征、气候条件以及植被类型（Rydin和Jeglum，2013；UNEP，2022）。这些非北部泥炭地包含了广泛的环境因素组合，因此可以作为研究控制全球泥炭地生态系统动态的过程和机制的天然实验室（Yu等人，2010；Loisel和Yu，2013a；Zhao等人，2014；Hapsari等人，2017；Swindles等人，2018；Benfield等人，2021）。此外，这些知识可以为全球南方地区的政策实施提供依据，因为那里的泥炭地正面临巨大的人类压力（UNEP，2022）。
中国西南部的横断山脉是一组从藏东南部高原延伸而来的南北走向的山脉（图1a）。20世纪80年代的一项政府支持的调查显示，该山区存在许多以泥炭地为主的景观（Sun，1998）。其中，以莎草为主的佐格泥炭地复合体——覆盖了横断山脉北部超过4600平方公里的面积（Chen等人，2014b）——自此成为最著名的研究焦点（Ma等人，2016；Liu等人，2018；Gaffney等人，2024）。这项调查还描述了一种独特的区域泥炭地类型，它们发育在海拔超过3000米的高海拔冰川地貌（如“U形”山谷；图1d和S1）中，在极端湿润的条件下形成，其特征是存在泥炭藓（Sun，1998；Zhou等人，2023）。这些泥炭地主要位于高黎贡山脉，这是横断山脉的一个超湿润子区域，也是中国与缅甸的跨界地区（Sun，1998）。然而，自那次调查以来的几十年里，由于交通不便，这些泥炭地基本上未被探索过，也未被纳入区域泥炭地评估中（Liu等人，2020）。
这种独特的区域泥炭地在科学上具有重要意义。首先，它们在全球泥炭地中占据独特的气候位置（Yu等人，2009），在凉爽且超湿润的气候条件下发育（图2b）。该地区的年降水量超过3000毫米（图2a），主要是由湿润气团的地形抬升作用造成的（Zhou等人，2023）。值得注意的是，超湿润气候通常定义为年平均降水量超过3000毫米或3200毫米（Kilian和Lamy，2012；Zhou等人，2018）。因此，这些泥炭地为研究泥炭地生态系统如何在水分过剩的条件下持续存在并适应提供了合适的背景，特别是在山谷底部。其次，由于该地区第四纪冰川作用形成的山谷地貌广泛分布，这些泥炭地在卫星图像中随处可见（图S1），但在当前的泥炭地地图产品（Yu等人，2010；Xu等人，2018；Melton等人，2022）和最近的生态系统保护科学规划（Zhou等人，2023）中却完全缺失。这突显了我们对这一地区及类似地形复杂山区泥炭地的性质、范围和状况了解不足。第三，高黎贡山脉是一个国家优先保护的区域（Zhou等人，2023；Yang等人，2025）。这些山脉位于三个全球生物多样性热点（喜马拉雅山脉、印缅地区和中国西南部山脉）的交汇处，支持着由陡峭地形形成的垂直植被带，作为亚洲“水塔”的一部分维持河流流动，并是中国15个少数民族的家园（Zhou等人，2023）。因此，推进对这些原始泥炭地的认识将为这一国际关键区域的管理提供科学基础（Allendorf和Yang，2013；Wang等人，2024）。
在这项研究中，我们提供了来自多个代表性泥炭地地点的详细古生态记录，包括放射性碳年代学分析、泥炭性质分析、矿物颗粒大小分析、植物大化石分析以及花粉分析，同时结合了另一个地点的最新发表数据（Sun等人，2025），以记录藏东南部高海拔冰川谷地泥炭地的发展和碳积累历史。通过整合所有数据，我们的目标是：（1）确定泥炭地形成和演替的时间、路径及潜在的气候驱动因素；（2）量化碳积累速率并理解其控制机制。我们的研究从古生态学角度提供了关于极端环境下泥炭地动态的控制因素的见解，对全球超湿润山区泥炭地生态系统的保护具有启示意义。
研究区域和地点
我们的研究地点——当哈（DH）泥炭地和亚穆河（YMR）泥炭地——位于高黎贡山脉的亚高山带（图1b和c）。海拔分别为3100米和3310米。该地区气候极为湿润，湿润季节从二月持续到十月，这是由于亚热带西风与陡峭地形的相互作用所致（图2a）。年平均温度和降水量为
年代学
放射性碳测年结果列在表S1中，年龄-深度模型展示在图S2中。简而言之，我们分别从DH19-C1、DH19-C2、YMR22-C1和YMR22-C2三个泥炭芯获得了8个、7个、6个和5个有效测年结果。根据模型推断，基底泥炭的年龄分别为4660年前、2250年前、3980年前和2120年前。DH泥炭地的测年结果此前已在Xia等人（2025）的研究中发表。
泥炭性质
四个泥炭芯的有机质（OM）含量、DBD和AFBD的平均值和范围分别为
晚全新世干燥条件下的泥炭地形成
由于我们的泥炭钻探达到了可能的最大深度，基底泥炭的年龄以及泥炭性质的一般层理可以用来推断泥炭地的形成时间和路径。对于DH泥炭地，两个泥炭芯的基底泥炭层的年龄分别约为4660年前和2250年前，其有机质含量均超过85%（图3a和b），表明泥炭直接在岩石基底上形成，没有经过稳定的湖泊状或
结论
- (1)
高黎贡山脉的冰川谷地泥炭地形成于4700–3900年前，并在2300–2100年间向两侧扩展。基底泥炭直接形成于倾斜的岩石基底上。结合我们新的基于花粉的温度和降水量重建结果以及其他已发表的记录，我们可以推断泥炭地的形成时间与长期干旱条件以及可能的温暖条件和较低温度相吻合
CRediT作者贡献声明
夏英凡：撰写——初稿、可视化、验证、软件使用、方法论设计、调查、数据分析、概念化。夏正宇：撰写——审稿与编辑、调查、数据分析、概念化。孙静静：方法论设计、数据管理。卢晨浩：验证、方法论设计、调查。唐凌宇：监督、资源协调、方法论设计、数据管理。赵文伟：监督、资源协调、方法论设计。李月峰：方法论设计、调查、数据分析
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们感谢Zhuqing Yan和Neng Zhang在野外工作上的协助，感谢John Southon进行放射性碳测量，以及两位匿名审稿人的建设性评论，这些评论提高了论文的质量。本工作得到了国家自然科学基金（编号42494822、42571190）的支持。
