《CATENA》：Summer temperature variations over the past 20,000 years and their influence on carbon burial in a wetland on the NE Tibetan plateau
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青藏高原湿地碳埋藏对夏季温度升高的响应研究通过沉积物中浮游甲壳类化石（A/C比值）、TOC及XRF-Ca强度分析，揭示过去2万年夏季温度升高促进了有机碳和无机碳（CaCO?）的埋藏，增强高海拔湿地碳汇能力。
袁莉|张慧|江高雷|王文佳|王涛|张军|向立雄|孙明杰|埃里克·耶佩森|宋磊|黄晓中
中国科学院西北生态环境资源研究院干旱地区生态安全与可持续发展重点实验室，中国兰州 730000
摘要
青藏高原湿地的碳埋藏是全球碳循环的重要组成部分，但其对全球变暖的响应仍不甚明了。我们通过分析来自青藏高原东北部一个湿地沉积物岩芯中的枝角类微化石、总有机碳（TOC）和X射线荧光（XRF）-Ca强度，研究了过去20,000年间夏季温度变化对碳埋藏的影响。对青藏高原湿地及中国其他60个湿地中枝角类群落的现代调查显示，夏季温度是决定枝角类群落组成的主要因素。此外，Alona guttata + Alona affinis 与 Chydorus sphaericus 的比例（A/C比值）与夏季温度升高呈正相关，这表明A/C比值可以作为夏季温度的可靠代理指标。在沉积物岩芯中，高A/C比值和总枝角类丰度与全新世早期至中期（11.3–3.8千年前）以及过去一个世纪中较高的TOC和XRF-Ca强度相吻合。这表明夏季温度是碳埋藏的关键驱动因素，变暖条件促进了有机碳和无机碳的埋藏。具体而言，这两个时期的变暖可能提高了植物生产力，并促进了CaCO?的沉淀，从而增强了湿地的碳埋藏。我们的研究结果强调了持续全球变暖可能显著增加这些高海拔湿地碳封存能力的潜力。
引言
湿地生态系统在地球生态平衡中发挥着重要作用。它们不仅具有调节气候、净化水和保护生物多样性等重要生态功能，还储存了大量有机碳，使其成为全球碳循环的关键组成部分（Le Quéré等人，2016；Mitsch等人，2023）。青藏高原的湿地面积广阔（图1），占中国湿地总面积的三分之一以上（Ran等人，2021，2022）。近年来，高原的快速变暖显著影响了湿地生态系统的碳循环（Yang等人，2008；Zhang等人，2010，2011；Liu等人，2022a）。虽然气候变暖增强了湿地的碳封存能力，但也加速了有机碳的分解。因此，有机碳对全球变暖的响应仍存在较大争议和不确定性。湿地中的无机碳埋藏，主要以碳酸盐矿物的形式存在，也是全球碳循环的重要组成部分。尽管湿地中的碳酸盐矿物含量通常低于有机碳，但它们仍然是地球上最大的碳库（Martin，2017；Mitsch等人，2023）。全球变暖正在改变无机碳循环，从而进一步增加了青藏高原湿地碳储量的未来变化不确定性。
从末次冰盛期到全新世，全球温度经历了显著上升（Shakun等人，2012）。全面研究这一时期湿地碳储量的变化对于评估当前全球变暖对湿地碳循环的影响具有重要意义。重建末次冰盛期和全新世的温度变化是研究温度对湿地碳储量变化影响的基础。目前，通过各种地质代用指标已经重建了青藏高原全新世的温度变化。然而，关于末次冰盛期的记录相对较少。此外，现有的全新世温度记录存在显著差异，表现出两种截然相反的模式：全新世温度逐渐下降和逐渐上升（Hou等人，2016；Zhang等人，2017；Zhao等人，2021；Feng等人，2022）。这些差异被认为与全新世温度的季节性变化有关（Liu等人，2014）。由于青藏高原大多数湿地在冬季被冰雪覆盖，碳的吸收和排放过程主要发生在无冰的夏季。因此，重建夏季温度变化至关重要。
枝角类广泛分布于湿地中，是水生生态系统中的小型甲壳动物。保存在沉积物中的枝角类化石包含丰富的历史信息，是重建其生长季节（主要是夏季）温度的优良代理指标（Bos等人，1999；Jeppesen等人，2001；Nevalainen等人，2012；Paw?owski等人，2016）。本研究聚焦于青藏高原东北部的滦海子湿地。通过对该湿地及中国其他60个湿地中的枝角类进行现代调查，我们明确了驱动枝角类群落组成的主要环境因素。进一步分析了沉积物岩芯中枝角类化石、总有机碳（TOC）和X射线荧光（XRF）-Ca强度的变化，以重建过去20,000年的温度变化，并探讨温度变化对碳埋藏的影响。我们的目标是研究从末次冰盛期到全新世的温度升高是否增强了或减少了碳埋藏。
研究区域
研究区域
滦海子湿地（图1）位于青藏高原东北部大同河中游，面积约为33平方公里，海拔3200米。该湿地生态系统以显著的水文开放性为特征，水流主要来自祁连山脉（图1）。该地区的平坦地形限制了水分滞留，导致地下水位相对较低且稳定。湿地中的最大水深为
材料与方法
2019年至2023年间，从中国各地的湿地共收集了60个表层沉积物样本。在每个地点，使用小型抓取采样器从沉积物中心最深处采集了1-3厘米的沉积物。每个地点还使用便携式仪器记录了水深、总溶解固体（TDS）、pH值和溶解氧（DO）。通过离子色谱法分析了湿地水中的总氮和磷含量（TNP）。WorldClim 2.1（30英寸网格）提供了湖泊站点的MST数据。4月、5月和
现代湿地中的枝角类
对滦海子湿地的现代监测显示，现有三个物种构成了该湿地的生物群落：Chydorus sphaericus、Alona guttata 和 Alona affinis（图2）。湿地中枝角类的总丰度从4月到6月逐渐增加。C. sphaericus在4月和5月占主导地位，而A. guttata在6月成为主导物种。A. affinis首次出现在5月，并在6月变得更加丰富。
在调查的60个湿地中，共记录了39种枝角类。
物理化学变量
沉积物的粒径组成受多种因素影响，包括沉积物来源、搬运动力学和水位波动（Lerman，1978）。在滦海子湿地，高植被覆盖、缺乏风蚀作用以及平坦的地形共同阻止了显著的风蚀和崩积碎屑输入，使得地表径流成为主要的沉积物输送途径。通常，水位是控制湿地沉积物粒径的关键因素：
结论
我们分析了青藏高原东北部一个湿地沉积物岩芯中的枝角类微化石、总有机碳（TOC）和CaCO?含量，以研究过去20,000年间夏季温度的变化及其对碳埋藏的影响。对青藏高原湿地及中国其他60个湿地中枝角类群落的现代调查显示，温度是决定枝角类群落组成的主要因素。此外，A/C比值的升高与温度升高呈正相关，这表明
CRediT作者贡献声明
袁莉：撰写——初稿、研究、概念化。张慧：撰写——初稿、资金获取。江高雷：撰写——初稿。王文佳：撰写——审阅与编辑。王涛：撰写——审阅与编辑。张军：撰写——审阅与编辑。向立雄：撰写——审阅与编辑、概念化。孙明杰：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿。埃里克·耶佩森：撰写——审阅与编辑、监督。宋磊：撰写——审阅与
利益冲突声明
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致谢
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