文章荐读
Yu等人(2024)在Earth and Planetary Science Letters上发表论文"Inefficient burial of terrestrial organic carbon in deltas. Earth and Planetary Science Letters"。
文章简介
据估计，世界三角洲每年储存约58±17 Tg的陆地有机碳(OCterr)，这表明它们在全球碳循环中起着重要作用。然而，这些估计是基于OCterr在水下三角洲表层沉积物中的原始埋藏效率(PBE)，该效率假设OCterr的埋藏在空间和时间上是均匀的。然而，由于难以确定沉积物的年代学，水下三角洲沉积物中随时间变化的有机质埋藏和退化受到的限制很小。通过使用一种新的基于测深的方法对水下黄河三角洲(以下简称YRD)的岩芯沉积物进行测年，文章表明，由于不同的沉积途径和时间依赖的有机土壤退化，年龄标记的三角洲沉积物中的有机土埋藏效率具有高度的异质性。河流洪水导致初始有机碳埋藏效率高达62%±18%，三角洲前缘洪水沉积物中的海洋有机碳可忽略不计。然而，随后的沉积物再活化和早期成岩作用导致海洋有机碳的大量附着和有机碳土壤的降解，最终导致有机碳成分不同，埋藏效率较低，从36%±12%到57%±10%不等。尽管有机碳土壤具有耐火性，但埋藏后有机碳土壤降解速率常数估计为每年0.7，56年后初始有机碳土壤埋藏效率进一步降低至36%。文章计算出的几十年净有机碳埋藏效率比之前从黄河地区得出的PBE估计值低至少50%。这种模式可能延伸到全球三角洲，需要重新评估河流三角洲在全球碳循环中的影响。
研究目的
在十年百年时间尺度上确定三角洲的有机碳埋藏效率仍然是一个主要困难。碳的转移效率取决于与碳途径相关的柱样沉积物年代序列，这在动态三角洲上很难复原。缺乏关于三角洲的可靠数据，在长期准确估计全球三角洲中埋藏的有机碳量方面存在关键差距。这篇文章使用一种新的测年方法和对黄河三角洲水下沉积物岩心的地球化学分析，证明了沉积物动态和有机质退化在十年百年时间尺度上对三角洲有机质埋藏的影响。
研究结果
图1 黄河三角洲采样位置(黑点)和水深测量区域(绿色框、黑色框和蓝色框)，以及显示了最近四次河道改道(黑色虚线)覆盖的黄河三角洲的地形。
图2 多年(a)、年度(b)和年内(c)深度变化图分别显示了整个三角洲、活动三角瓣和旧三角瓣(1976年至1996年期间活动)的空间地形变化。(d)展示了活动三角瓣的年度沉积物质量收支。(e)展示了整个三角洲的沉积物质量、有机碳储量和有机碳释放的年度收支。
图3 (a)采用δ13C端元值为-24.05‰(陆地)和-20.0‰(海洋)的双端元法测定4种三角洲沉积物的海洋OC组分。(b)基于三端元组分计算的四种沉积物的现代、预老化土壤和化石有机碳的载荷。
图4 不同成因类型沉积物中的沉积物归宿和有机碳埋藏模型。
图5 (a)不同类型三角洲沉积物的陆地有机碳埋藏效率。(b)1类和4类沉积物的土壤埋藏效率与埋藏年龄之间的关系。
主要结论
这篇文章量化了黄河三角洲水下沉积物和有机碳路径的一年至十年时间尺度。文章发现，在年度季风期间，沉积物沉积迅速，储存了陆地有机碳并保护其免受退化，导致短期(每年)埋藏效率高达62%±18%。然而，这些沉积物中的大部分(40%)在几年内被重新沉积在混合层中，并在三角洲的其他地方重新沉积。季风输送的沉积物中只有60%仍被埋藏，这极大地影响了陆地有机碳的长期埋藏效率。文章估计，黄河三角洲十年时间尺度上土壤埋藏效率小于36%，远低于之前估计的>80%，之前的估计没有考虑土壤的沉积动态和相关的时间依赖性退化。在十年到一百年的时间尺度上，由于上游撕裂造成的废弃三角洲瓣的侵蚀，使以前埋藏的有机碳再次暴露在退化中，从而进一步降低了有机碳在水下三角洲内的长期捕获效率。与之前的陆地有机碳埋藏效率估计值的这些差异反映了观测的时间尺度，并证明了物理改造和厌氧细菌氧化在这些时间尺度上的重要性，这不仅限于黄河三角洲。
文章来源：Yu Y, Nienhuis J H, Yao Z, et al. Inefficient burial of terrestrial organic carbon in deltas. Earth and Planetary Science Letters, 2024, 642: 118865.
文字：孙赫晨
排版：孙赫晨
