《CATENA》：Vegetation and human-activity signals from pollen over the last millennium: Implications for organic carbon sources in the Pearl River estuary
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珠江口湿地植被演替与人类活动耦合驱动碳封存千年演变研究。基于高分辨率花粉和地球化学重建，揭示过去千年植被（常绿阔叶林→草本植物扩张）、人类活动（围垦、农业扩张→城市化）与总有机碳（TOC）的阶段性耦合关系，发现 Song-Yuan 期 TOC 高值与森林覆盖正相关，而 Ming-Qing 期 TOC 断崖式下降与干旱气候及大规模砍伐相关，近现代 BC 显著升高反映人为燃烧加剧。研究证实沉积速率（SR）与 TOC 埋藏通量（F_c）强耦合，SR 显著增强期（Ming-Qing）因侵蚀和陆源输入增加导致 F_c 升高，而现代 SR 减缓伴随 TOC 下降。植被-土地利用变化是 OC 贮存的主控因素，人类活动通过 SR 调节进一步放大碳封存异质性。
余少华|陈芳|朱青|黄康友|周洋|吴聪|庄长|荆霞|曹开军|唐德豪
中国地质调查局广州海洋地质调查所，广州511458，中国
摘要
了解河口系统中植被变化、人类活动与碳储存之间的长期耦合关系对于评估未来人为压力下的碳动态至关重要。利用珠江口西侧的沉积物岩芯，我们进行了高分辨率的花粉和地球化学重建，揭示了过去一千年中植被、人类活动及总有机碳（TOC）的四个阶段演变。在温暖湿润的宋元时期（约公元1090–1300年），常绿阔叶林主导了该地区，总有机碳含量相对较高。在小冰期至明代（约公元1300–1600年），气候变冷干燥，加上森林砍伐加剧、土地开垦和农业扩张，导致树木覆盖率下降，总有机碳含量显著减少。清代（约公元1600–1850年），持续的土地开垦以及稻田、桑基鱼塘系统和湿地的扩展促进了沼泽和红树林的发展，使总有机碳含量得以恢复。自19世纪中叶以来，城市化加速、燃烧相关排放增加以及土地开垦加剧，导致自然植被退化，总有机碳含量降低，但黑碳（BC）迅速增加。碳埋藏通量（Fc）与沉积速率（SR）紧密相关：明清时期侵蚀加剧和陆地输入增加提高了沉积速率，从而提升了碳埋藏通量；而上游三角洲可能因土壤碳损失和干扰增加而成为碳源。总体而言，花粉组合与总有机碳之间的协同变化表明，植被和土地利用变化主要控制了碳含量，而人类驱动的沉积速率波动进一步放大了碳埋藏通量的阶段性差异。
引言
河口三角洲是最具动态性的陆海交界地带之一。其快速的沉积作用和高初级生产力使其成为全球重要的碳汇（Charrua等，2020；Matthews等，2020；Chen等，2021）。作为“蓝碳”生态系统的重要组成部分，河口湿地在调节全球碳平衡和通过高效碳封存减缓气候变化方面发挥着不可替代的作用（Duarte等，2013；Zhou等，2016；Fernandino等，2018）。然而，在过去一个世纪中，全球约50%的河口湿地因开垦、污染和其他人类活动而退化或消失，严重削弱了其碳汇功能（Cao等，2013；Hagger等，2022；Fluet-Chouinard等，2023）。
珠江三角洲（PRD）是中国最大的河口系统，也是全球人口最密集、经济最发达的地区之一，其环境演变具有典型性和代表性（Zhao，1990；Chen等，2019；Hao等，2021）。自全新世晚期以来，海平面波动、河流沉积物供应和人类活动共同驱动了该地区的复杂地貌塑造和环境重组。以往对珠江三角洲三角洲沉积物的钻孔研究表明，该三角洲在大约7000年前经历了最大范围的海侵后开始形成（Huang和Cai，2007；Zong等，2009；Xiong等，2020）。在过去约2000年中，人类活动显著增加了河流向海洋的沉积物输送和土地开垦速度，从而促进了三角洲前缘的持续前积（Yu等，2021；Tang等，2023；Zheng等，2024）。在现代，快速的城市化和工业化进一步深刻改变了该地区的沉积环境，引发了水动力条件、沉积模式和生态系统结构的显著变化。对珠江口及其他三角洲系统的研究表明，过去约50年中，珠江口潮间带和水体的面积显著减少；自1972年以来，海岸线以平均每年约64.8米的速度向海方向推进。然而，在过去二十年里，土地开垦速度有所放缓，这一变化与渠道疏浚、采砂和筑坝等人类活动密切相关，反映了强烈的人为干扰（Zhang等，2012；Wei等，2021）。尽管现有研究已经相对系统地了解了珠江三角洲全新世的沉积演变，并定量评估了过去50年的沉积物通量变化，但对于没有仪器观测的历史时期（例如汉代以后），关于自然过程与人类活动共同演变的研究仍较为缺乏。基于此，对过去一千年沉积物岩芯的高分辨率分析有助于定量评估历史人类活动、气候变率和海洋强迫对沉积环境演变和河口碳汇功能的综合影响，从而为全球变化下的区域环境响应提供关键科学见解。
因此，多代理方法对于解码河口环境演变至关重要。花粉分析可以重建植被演替和气候背景（Zheng等，2004；Yang等，2008）。有机碳含量和碳同位素是追踪河口碳汇演变的关键指标（Jia等，2002；Ward等，2021；Shang等，2022）。黑碳由生物质和化石燃料燃烧产生，是火灾历史和人为活动强度的敏感指标（Johansson等，2018；Xu等，2021；Meng等，2023）。有孔虫和介形虫组合记录了陆海相互作用以及水质参数（如盐度和氧化程度）的变化（Liu等，2013；Wu等，2015），而颗粒大小参数反映了水动力条件和沉积物输送过程（Xia等，2004；Yang等，2008）。将这些代理指标与植被和土地利用变化的花粉证据结合起来，可以将沉积环境变化与碳储存的变化联系起来，有助于确定自然强迫和人类活动对珠江口环境演变的相对贡献。
因此，本研究利用包括花粉、有机地球化学、微化石和沉积学在内的综合代理方法，对珠江口（PRE）的代表性岩芯MAC18QZ01进行了研究，旨在：（1）重建过去一千年珠江三角洲的连续植被历史；（2）描述PRE中有机碳含量和碳埋藏通量的千年尺度变化；（3）评估植被类型和土地利用的变化如何影响河口的碳源和碳循环。这些结果为理解全新世河口-三角洲系统的响应以及制定植被保护和碳汇管理策略提供了科学依据。
研究区域
研究区域位于珠江口西侧，海底相对平坦，水深一般在5至15米之间（图1）。典型的河口地貌如潮道、潮间带和浅滩发育良好。在过去7000年中，在河流沉积物供应和海平面变化的共同影响下，珠江三角洲向海方向前积，形成了广阔的冲积平原和河口系统（Zong等，2009）。
材料与方法
MAC18QZ01位于珠江口中部，靠近澳门半岛东侧（113°35′53.55″E，22°11′10.22″N），水深约为4.8米。该岩芯由广州海洋地质调查所于2019年春季使用小直径水下旋转钻机采集，总深度为41米。采集后，岩芯立即被冷藏并运输到实验室，存储在4°C的环境中。经过分割、拍照等处理后...
岩性和颗粒大小
根据岩性分析（图2），0–10米深度区间以深灰色黏土为主。主要的沉积相为河口前滩环境，含有常见的贝壳碎片，含水量较高，并存在泥质层。颗粒大小数据显示，在10至7.2米深度区间沙粒比例增加，而1.6–0米深度区间则以黏土和粉砂为主。
年代学
对于0–10米深度区间，我们使用AMS14C测年法建立了高分辨率的年代序列。
基于花粉推断的植被变化及对人类活动的响应
根据文献，珠江三角洲的新石器时代文化阶段与沉积环境的演变密切相关，可分为三个主要阶段（Yu等，2016）。该岩芯中的花粉记录主要集中在过去一千年。在全新世早期，相对海平面向北部广东山区方向推进，珠江三角洲平原形成了一个海湾；当时人类的食物主要以牡蛎为主
结论
本研究基于近岸岩芯MAC18QZ01的AMS14C年龄模型和多代理数据集（花粉、TOC、δ13C、BC、微化石和颗粒大小），重建了过去约1000年珠江口植被、沉积环境和有机碳的耦合演变。结果表明，植被从宋元时期的森林主导转变为小冰期蒿属植物和蕨类植物扩散导致的森林退化
CRediT作者贡献声明
余少华：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，正式分析，数据管理，概念化。陈芳：项目管理，方法学，调查，资金获取，概念化。朱青：调查，数据管理。黄康友：方法学，数据管理。周洋：项目管理，数据管理。吴聪：数据管理。庄长：数据管理。荆霞：数据管理。曹开军：数据管理。唐德豪：资金提供
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的研究结果。
致谢
我们衷心感谢两位匿名审稿人的建设性评论和建议，这些意见大大提高了本文的质量。特别感谢Peter Kershaw对语言的校对。本研究得到了南方海洋科学与工程广东实验室（广州）引进人才团队关键专项项目（GML2019ZD0209）和国家自然科学基金（项目编号U2344222）的支持。
