研究發現定量示蹤黃河顆粒有機碳來源和季節變化

　　土壤侵蝕及其伴隨的顆粒有機碳（POC）搬運是全球變化研究的熱點之一，對于理解當前人類活動背景下和地質歷史時期氣候變化和全球碳循環至關重要。作為世界上渾濁度最高的河流之一，黃河每年向海洋輸送大量的沉積物和POC，它們主要來源于黃土高原的侵蝕作用。近幾十年來，由于氣候變化和人類活動的影響，黃河懸浮物輸送量大幅度下降。前人對黃河POC的組成、運輸模式、來源和通量進行了研究，但是大多數都聚焦于黃河下游，對黃土高原所貢獻的POC通量的研究較少。另外，極端氣候事件（如暴雨）對POC的輸出有著重要影響，然而黃河流域的相關研究未見報道。

　　中國科學院地球環境研究所研究員金章東團隊利用2013年在黃河上游頭道拐水文站和中游龍門水文站收集的每周一次的懸浮物樣品，以及黃土高原采集的植被、土壤、河床沉積物和巖石樣品，通過放射性碳和穩定碳同位素等分析，量化了黃河POC的來源及季節通量。其中，年齡小于6萬年的黃土-古土壤可被歸類為生物POC（POCbio），不含14C的黃土-古土壤則被歸類為化石POC（POCpetro）。結果表明，黃河POC主要來源于黃土高原的C3植被、黃土-古土壤和古老的巖石。通量計算發現，雖然龍門站的流域面積相對于頭道拐站僅增加了35%，但其年POCbio和POCpetro的通量卻是頭道拐站的兩倍多，體現了黃土高原POCbio和POCpetro的侵蝕對黃河POC的主導作用。盡管近年來黃河懸浮物輸送量大幅度下降，來自黃土高原的POCbio和POCpetro產量仍高于世界上大多數大河，分別為3.50 ± 0.59和0.48 ± 0.49 tC/km2/yr。研究還發現，POCbio和POCpetro通量均表現出明顯的季節變化：在春季融冰期，主要來源于上游高海拔區域的侵蝕作用；在雨季期，兩者的貢獻均超過全年的90%，特別是在7月份的一次暴雨期間，五天內的侵蝕通量達到全年的三分之一（見下圖），突出了極端水文氣候事件對POC輸出和碳循環的重要作用。

　　以上研究結果近日在線發表于國際地學期刊Earth Surface Processes and Landforms上。該研究得到中科院戰略重點研究計劃和國家自然科學基金的共同資助。

2013年黃河頭道拐和龍門站的流量（Qw）、POCpetro通量、POCbio通量的季節變化