image: (a) 平滑棒形; (b) 帽型; (c) 扇形; (d) 哑铃型; (e) 长鞍型; (f) 短鞍型。图中“%”代表占总颗粒物的比例, 平滑棒形的植硅体组分占据优势地位, 筑坝导致的河流泥沙输送减少明显改变了河流-河口中植硅体的组成, 致使河口内植硅体沉积相对硅藻的减少。过去60年来，长江口沉积物中的植硅体呈现出 “丰度减少但优势种类稳定” 的总体特征。这一变化主要反映了人类活动（筑坝）导致的陆源物质输送减少，同时也记录了流域气候变化的信息。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
近日，《中国科学：地球科学》发表了自然资源部第一海洋研究所冉祥滨研究员与王昊博士合作的研究成果。该团队基于长江口柱状沉积物样品，系统分析了过去160年来碳（C）和硅（Si）埋藏特征及其控制机制，揭示了河流输入变化对河口生物地球化学过程的深远影响。研究发现，长江口碳硅埋藏通量与组成发生了显著变化，并呈现出约60年的周期性波动规律。研究指出，自20世纪60年代以来，长江悬浮泥沙通量持续下降，导致沉积速率降低，进而影响了碳和硅的埋藏效率。尤其值得注意的是，人类活动如水库建设、土地利用变化等，不仅改变了陆源有机物和生物硅的输送通量，还通过提高水体透明度促进了河口初级生产力的提升，从而改变了沉积物中硅藻与非硅藻来源碳的比例。通过有机碳和生物硅颗粒中稳定碳同位素（δ¹³C）和生物硅组成分析，研究团队首次建立了量化非硅藻来源碳贡献的方法，发现近20年来非硅藻碳的埋藏比例平均增加了9%。这一变化与河口富营养化加剧、营养盐结构改变导致的浮游植物群落演替密切相关。
研究发现，植硅体作为陆源生物硅的核心组分，其相对丰度从历史时期的64%显著下降至近年的43%，主要归因于水库建设引发的陆源物质截留效应；同时，δ¹³C分析揭示生物硅圈闭有机碳较沉积有机碳呈现更偏负的δ¹³C值，指示前者在沉积环境中经历了更高程度的降解。
此外，研究还识别出碳硅埋藏存在的周期性变化特征，并发现生物硅的来源在陆源与海源之间发生了多次转换。这些变化不仅响应了自然气候波动，也更显著地受到人类活动的调控。该研究为理解大型河口在人类活动和气候变化双重压力下的碳硅循环机制提供了重要科学依据，对预测未来河口生态环境演变具有重要参考价值。
论文：
冉祥滨, 王昊. 2025. 河流输入控制型的河口碳和硅埋藏的变化. 中国科学: 地球科学, 55(9): 3018–3030
Journal
Science China Earth Sciences