刚果盆地中部泥炭碳的水文气候脆弱性gydF4y2Ba

刚果盆地是地球上第二大河流流域，总长370万公里gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba集水gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba．虽然以热带森林为主，广阔的沼泽森林占据了Cuvette Centrale的大部分，或“中央洼地”地区(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．最近测绘16.76万公里gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba刚果中部的泥炭地是世界上最大的热带泥炭地综合体，储存了全球28%的热带泥炭碳储量gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba．现有的有限放射性碳年代测定表明，这些泥炭地大约在11000年前开始形成gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba．河间泥炭地地区似乎是雨水灌溉的gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba形成浅圆顶gydF4y2Ba^{4 gydF4y2Ba}，主要分布在该地区的西部，东部也有受河流影响的泥炭地gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba．总的来说，人们对泥炭地复合体生命周期内的植被、水、泥炭或碳动态的历史知之甚少。了解这段历史将有助于确定生态系统对气候变化的脆弱性，并为评估伐木、石油勘探和农业影响的政策提供信息，这些都威胁着这些泥炭地gydF4y2Ba^{2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba}．gydF4y2Ba

在这里，我们评估了刚果中部泥炭地对过去水文变化的响应，主要集中在泥炭保存、泥炭分解、植被和气候变化的高分辨率记录上。我们提供了一个从大约40公里宽的河间泥炭盆地中心的6.29米长的岩芯的详细分析gydF4y2Ba^{4 gydF4y2Ba}哪个是被热带沼泽森林覆盖的圆顶泥炭地gydF4y2Ba^{1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba}位于刚果共和国利瓜拉省(Likouala)，非正式命名为埃科洛古马(Ekolongouma)，含有该地区迄今为止观察到的最深的泥炭gydF4y2Ba^{1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba}．地核位于海拔327 m，″N 1°11′0.49,17°38′23.7″E，命名为CEN-17.4(河间盆地中心)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

CEN-17.4的年表(见gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba和无花果。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)是由22gydF4y2Ba^14gydF4y2BaC AMS(加速器质谱)在小于150µm的细分数上的日期(扩展数据表)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．该地区的泥炭堆积始于599厘米，即17500 - 20400 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba(95%置信区间)，比以前的年代更古老，来自同一泥炭盆地的中心岩心更少gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba．深度190 ~ 150 cm，年数为7520 ~ 2090 calyrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba时，模拟年龄深度剖面的梯度比紧邻下方和上方的泥炭浅5至8倍(图2)。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)．由于缺乏预期的泥炭堆积，我们称之为“幽灵间隔”。gydF4y2Ba

我们评估这个幽灵间隔是否是刚果中部泥炭地的普遍特征，通过gydF4y2Ba^14gydF4y2BaC测定了另外两个约6米长的泥炭岩心的年代，它们分别来自(1)LOK5-5，来自刚果民主共和国刚果河附近的一个盆地，距离CEN-17.4 177公里;(2)BDM1-7，来自刚果民主共和国刚果河支流Ruki河附近的一个受河流影响的谷底泥炭地，距离CEN-17.4 274公里(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,请参阅gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)．这三个岩心具有相似的年龄深度剖面模式，表明幽灵层段具有共同的大规模驱动因素(图2)。gydF4y2Ba1罪犯gydF4y2Ba)．然而，每个地点幽灵间隔开始和结束的精确时间将受到不同的AMS定年分辨率和特定地点差异的影响。gydF4y2Ba

幽灵期较浅的年龄-深度关系可能代表大约7500 - 2000 calyr期间的缓慢泥炭堆积gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba，由泥炭堆积或分解的变化引起，也可能代表泥炭堆积后的去除gydF4y2Ba^{6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba7gydF4y2Ba}．具体来说，有四个场景(参见扩展数据表)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(1)减少的投入-减少的泥炭堆积大约在7500 - 2000 cal. yr之间gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba，因为投入的凋落物较少及新泥炭的形成减少;(2)同期分解增加——由于同期分解增加，泥炭堆积减少，约7500 - 2000 cal. yrgydF4y2Ba英国石油(bp)gydF4y2Ba干燥:由于日益干燥的条件;(3)二次分解——旧泥炭堆积后的去除，分解量随后增加，达到或接近2000 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba，是由于更严重的干旱导致地下水位加深;(4)二次清除——物理清除先前积累的一段泥炭，每年或接近2000 cal.gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba，例如深烧、河流侵蚀或人为干扰。gydF4y2Ba

我们分析了CEN-17.4泥炭核的古环境代用物(有机质性质)、古植被代用物(保存的花粉)和古水文代用物(植物蜡的氢同位素)，以区分这四种情景。gydF4y2Ba

CEN-17.4岩心的4个古环境指标表明，幽灵区间为高度分解泥炭;也就是说，比早期或晚期分解得更多，与同期(情景2)和/或二次分解(情景3)一致。gydF4y2Ba

首先，来自岩石热解的i指数值，它描述了热不稳定和耐热有机质池之间的平衡gydF4y2Ba^{8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba}，表明幽灵区间泥炭的强烈分解和主要保存更好的泥炭柱的其他地方(图。gydF4y2Ba2 bgydF4y2Ba，gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

其次，在幽灵区间泥炭中，最低的i指数值与最高的总有机碳(TOC)值相关(高达约65%，图。gydF4y2Ba2摄氏度gydF4y2Ba)．这些值与在褐煤中测量的值相似gydF4y2Ba^9gydF4y2Ba(扩展数据图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)表明幽灵区间内的泥炭由高度浓缩的难熔有机质组成。gydF4y2Ba

第三，碳氮比(C/N)表明分解增加(图3)。gydF4y2Ba二维gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba2 bgydF4y2Ba)，我们观察到这段记录的C/N显著上升至约80。在我们低营养的地方gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba这可能意味着由于地下水位降低，通过好氧分解优先损失氮，尽管其他过程也可能影响C/N(见gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

第四，总有机碳的c同位素组成(δgydF4y2Ba^13gydF4y2BaCgydF4y2Ba_TOCgydF4y2Ba)显示了幽灵区间泥炭向更多负值的大约2‰的偏移(图。gydF4y2Ba2 egydF4y2Ba)．顽固植物蜡的稳定c同位素组成(gydF4y2Ba\ ({{\ rm{\三角洲}}}^ {13}{{\ rm {C}}} _ {n \文本{-}{{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba；在哪里gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_29gydF4y2Ba表示一个gydF4y2BangydF4y2Ba含29个C原子的-烷烃)在这段时间内保持相对不变(图。gydF4y2Ba2 fgydF4y2Ba)，这表明δgydF4y2Ba^13gydF4y2BaCgydF4y2Ba_TOCgydF4y2Ba是由不稳定同位素的选择性损失引起的gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba富c有机馏分gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba，再次支持幽灵间隔期间的分解。gydF4y2Ba

总体而言，幽灵区间被定义为一段高度分解的泥炭，由负i指数值和相应的TOC值和C/N比值的增加来评估。我们将古环境代用物的分析扩展到靠近埃科龙古马河间盆地泥炭地边缘的两个岩心EKGKM7-2019和EKG03，分别位于CEN-17.4以东18和21 km，距离泥炭地边缘8和6 km。它们在i指数、TOC值和C/N比值上显示了一个具有相似趋势的鬼区间，与同期或二次分解一致(扩展数据图)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

利用花粉组合重建过去的植被(见gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)有助于区分四种情景，特别是减少凋落物投入是否会导致泥炭堆积减少(情景1)。在鬼期之前、期间和之后，树花粉分数均大于85%，表明CEN-17.4的森林覆盖仍在继续，因此凋落物输入没有大的变化，与情景1相反(图1)。gydF4y2Ba3 cgydF4y2Ba)．在鬼期期间，花粉浓度增加，这与相对倔强的花粉颗粒的保存以及泥炭中更不稳定成分的同期和次级分解相一致(情景2和3;扩展数据图。gydF4y2Ba4 fgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

就CEN-17.4的花粉分数而言，两个最丰富的沼泽森林相关类群是gydF4y2Ba露兜树gydF4y2Ba而且gydF4y2BaPycnanthusgydF4y2Ba．这两种花粉的丰度在整个鬼期都在下降(有波动)，每2000 cal年，所有花粉的丰度从大约50%下降到不足5%(两个类群加起来)gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3 d, egydF4y2Ba)．沼泽森林类群的减少伴随着光需求和先锋树类群的增加(扩展数据图)。gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba)．因此，在幽灵区间，亲水沼泽森林类群逐渐被耐受干燥条件的树木类群所取代，包括更需要光照的类群。考虑到淹水森林和陆地森林在总体凋落物产量上没有差异gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba，热带森林年凋落物产量与总降水量无关gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba，花粉数据虽然表明当地条件较干燥，但与凋落物投入减少导致泥炭堆积不一致(情景1)。gydF4y2Ba

在鬼期之后，沼泽森林类群逐渐增加，达到记录中最大丰度约800 calyrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3 d, egydF4y2Ba)，表明泥炭沼泽森林生态系统从先前的扰动中恢复，泥炭净积累也恢复(图。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

CEN-17.4记录中没有人类影响的证据:在鬼期期间，来自栽培植物的花粉不存在，木炭也没有增加，这表明火灾的范围或频率没有增加(扩展数据图)。gydF4y2Ba4 ggydF4y2Ba)．一个gydF4y2Ba^14gydF4y2BaC样本接近虚影区间的中间(图;gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)在其顶部和底部边界之间产生了一个中间年龄，这表明在CEN-17.4站点不太可能出现泥炭的二次移除(情景4)(不是超局部事件，例如树木倾倒池的形成)gydF4y2Ba^14gydF4y2Ba或更大规模的事件，例如自然或人为的深层燃烧或侵蚀)。据报道，铁器时代的人类定居点在刚果中部大约2500 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba起gydF4y2Ba^{15gydF4y2Ba，gydF4y2Ba16gydF4y2Ba}在美国，我们没有看到人类影响这片非常偏远的沼泽森林的证据。gydF4y2Ba

古环境指标和植被重建表明，同时期(情景2)和/或次生(情景3)分解是鬼影间隔最可能的原因。为了区分这些情景，我们使用植物蜡估计了过去降水状况的变化(降水量和季节性)gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3 bgydF4y2Ba)，反映了该植物生长时期降水的同位素组成gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba(δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba})，与中非地区降水量呈负相关gydF4y2Ba^18gydF4y2Ba(扩展数据图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

在过去的12000年里gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba值(无花果。gydF4y2Ba3 bgydF4y2Ba)范围为- 170 ~ - 137‰。从大约12,000到9,000 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba,降低gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba数值表明湿润趋势，随后是普遍湿润的条件，直到大约5000 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba．大约每年5000到2000大卡gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba， d含量越来越高gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba数值表明逐渐干燥。总体增长29‰gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba观测值约为5000至2000大卡年gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba反映了随着时间的推移而加强的干燥。这与在近海海洋档案中检测到的干燥趋势相吻合，这归因于全新世中晚期南大西洋经向海表温度梯度的增加，导致信风增强，减少了从大西洋向非洲中部的水分输送gydF4y2Ba^19gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

的gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba-衍生干燥与极浅泥炭年龄-深度关系一致(图。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)、腐烂泥炭(图;gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)，沼泽森林相关类群的花粉减少(图。gydF4y2Ba3 d, egydF4y2Ba)在CEN-17.4穿过鬼影间隔。这种干燥模式和较浅的年龄深度关系在亚马逊地区的其他热带泥炭地也可以看到gydF4y2Ba^{20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba}及东南亚gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba．然而，CEN-17.4幽灵区间高度分解泥炭的基础年龄约为7500 calyrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba，这比气候干燥的开始要早，大约是每年5000大卡gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba．但是，在2000 cal. yr左右，分解鬼区间剖面的结束与气候干燥趋势的结束是一致的gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba．这种模式与二次分解(情景3)一致，可能是由于干燥条件降低了地下水位，使旧泥炭层暴露于氧化，包括干燥开始前沉积的泥炭，即分解年龄超过5000大卡年的泥炭gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba(对比图中的“鬼影间隔”和“干燥”时期。gydF4y2Ba3 a, bgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

为了提供干燥程度的估计，我们比较了泥炭的相对变化gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2BaCEN-17.4与δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}使用现代气候数据计算的数值(见gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)提供一个包括所有与泥炭一致的气候解决方案的气候空间gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba预干燥期的数值，即5000大卡年gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba(图中虚线。gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba)和干燥趋势的结束，即2000 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba(图中实线。gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba)．首先，气候空间数据表明，目前刚果中部的泥炭地比美洲和亚洲/大洋洲的其他热带泥炭地干燥得多。其次，对过去降水的重建表明，在大约2000 cal. yr时的降水gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba至少是800毫米yrgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}低于5000大卡/年gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba，可能高达1500毫米/年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}降低(图。gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba)．降水的减少也可能增加了季节性，这往往不利于泥炭的积累gydF4y2Ba^23gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们的水文气候记录还显示，每年大约有12000大卡的干旱条件gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3 bgydF4y2Ba)，但这与我们在鬼影区间中发现的浅年龄深度剖面不相关。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)．这可能与当时不同的环境有关，当时的环境以C语言为主gydF4y2Ba_{4 gydF4y2Ba}更典型的潮湿的漫滩和沼泽栖息地的草gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba，而不是我们在幽灵区间中发现的森林(从高到低的变化推断出来)gydF4y2Ba\ ({{\ rm{\三角洲}}}^ {13}{{\ rm {C}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba值约为460厘米，即约12000大卡年gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba；无花果。gydF4y2Ba2 fgydF4y2Ba)．此外，泥炭在大约12000 cal. yr时更薄gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba因此，在它的中心和边缘之间可能有一个较低的海拔梯度，这可能导致地表水流动缓慢，因此可能会减少干旱的影响gydF4y2Ba^25gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

在幽灵期之后，亲水沼泽森林类群的恢复和新泥炭的快速增加(图中的“恢复”)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)与高而稳定的δD形成对比gydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}表明干旱条件相对稳定，持续时间约为2000至900大卡年gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba．这可能表明，泥炭地生态系统对降水格局的变化更为敏感，而对绝对降水水平的变化则不敏感。研究表明，净泥炭积累可以恢复，即使在永久较低的水输入水平，通过负反馈机制，如响应干燥的泥炭渗透率的变化，导致较浅的地下水位gydF4y2Ba^{26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba}．或者，恢复可能是由于降水的增加和季节性的减少，因为这将导致不变的δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}值(无花果。gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba)，以及新的净泥炭堆积。gydF4y2Ba

CEN-17.4记录的干燥趋势与中非西部独立水气候记录的干燥趋势大体一致gydF4y2Ba^{19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba}(扩展数据图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．此外，来自刚果沿海地区或附近地区的湖泊沉积物记录也显示，干旱条件大约在3000到1500 cal. yr之间gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba，包括改变森林组成和森林被大草原所取代gydF4y2Ba^{32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba}．我们对森林类群变化的发现与所谓的“全新世晚期雨林危机”在时间上是一致的，即每年约3000至2000 cala之间的植被扰动gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba在非洲中西部有记载gydF4y2Ba^{34gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba}．尽管这场“危机”的时间、程度、影响和原因都存在争议gydF4y2Ba^{31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba}我们的CEN-17.4遗址远没有受到人类的直接影响，这表明在雨林危机时期，更广泛的植被扰动具有重要的气候成分。gydF4y2Ba

我们在CEN-17.4发现了干燥趋势，开始以大约5000 cal. yr的速度影响泥炭地gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba每年达到2000大卡gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba．这似乎导致了鬼间隔，主要是通过同期和次级分解(场景2和3)。在我们的三个区域间隔泥炭核上也可以看到这种广泛的幽灵间隔模式，这表明干燥影响是大规模的(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．刚果河深海扇中的海洋沉积物提供了一个更大的视角。在刚果扇GeoB6518-1遗址发现了早期陆生有机质(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)表明，从全新世中期开始，干旱条件可能减少了刚果盆地中部淹没湿地的面积，同时侵蚀和先前缺氧沉积物释放到河流系统中gydF4y2Ba^38gydF4y2Ba．风扇记录与区域尺度上的一些二次移除(场景4)一致。gydF4y2Ba

总的来说，这些证据表明，全新世中晚期的水文气候变化导致了地下水位的区域性下降，并导致了泥炭的同时期(情景2)和次级(情景3)分解，再加上河道附近遗址通过泥炭侵蚀的次级移除(情景4)。后一个结果表明，在干旱趋势开始之前，大约5000 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba刚果中部泥炭地所占据的地表面积可能比今天的16.76万公里还要大gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba(ref。gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

CEN-17.4地区年龄深度剖面斜率的变化(图2)。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)前(0.50±0.32 mm yrgydF4y2Ba^1gydF4y2Ba)，在(0.09±0.05 mm yrgydF4y2Ba^1gydF4y2Ba)后(0.74±0.17 mm yrgydF4y2Ba^1gydF4y2Ba)的幽灵区间，意味着大量的泥炭和碳可能已经从剖面中消失了，可能是2-4米，与目前6米的泥炭深度相比，即0.5或0.74毫米的泥炭积累× 5500年，幽灵区间的长度，减去390毫米留在幽灵区间的泥炭，等于2.36或3.68米的泥炭深度消失。由干燥条件驱动的分解事件的时间大约开始于每年5000大卡gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba这表明它可能持续了最长约3000年。然而，更快速的反应是可能的，因为来自东南亚热带泥炭沼泽森林地下水位降低的人为干扰的现代数据显示，碳损失迅速，每年损失几厘米gydF4y2Ba^{39gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba}．另一方面，大气中CO没有急剧增加gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从高分辨率冰芯记录大约2000 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba这意味着碳排放至少持续了几十年，甚至几百年gydF4y2Ba^41gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们的研究结果表明，全新世的水文气候变化改变了刚果中部的泥炭地生态系统，很可能导致了数千年来碳汇的变化gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba，变成碳源长达3000年。在过去2000年的一个恢复阶段，这个来源又回到了碳汇。更接近今天，我们的数据表明，短期的d -偏移耗尽了gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba数值(潮湿条件下)约为600 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba与沼泽森林类群的增加大致是同期的吗gydF4y2Ba露兜树gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3 b、dgydF4y2Ba)．目前，CEN-17.4遗址以沼泽森林类群为主，并无直接人为干扰的迹象gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们的分析表明，在干旱期之前，刚果中部泥炭地所占的气候空间约为5000 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba与亚洲和美洲的现代热带泥炭地所占据的气候空间重叠，但今天要干燥得多(图2)。gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba)．尽管如此，今天刚果中部的泥炭地代表着一个生态系统，它已经从以幽灵间隔为标志的大量泥炭损失时期恢复过来，比大约2000 cal. yr时更干燥gydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba)．然而，考虑到刚果盆地的北方夏季旱季可能会延长gydF4y2Ba^{42gydF4y2Ba，gydF4y2Ba43gydF4y2Ba，gydF4y2Ba44gydF4y2Ba}我们发现了2000年前的一次主要泥炭分解事件，这表明这些碳密集的生态系统可能比大多数其他热带泥炭地更容易受到未来气候变化的影响。gydF4y2Ba

我们的研究结果表明，全球碳循环存在正反馈，如果二氧化碳排放导致刚果盆地中部气候引起的干燥，这将引发更多的碳从泥炭释放到大气中。不断上升的气温可能会通过降低森林生产力和凋落物投入来放大这种反馈gydF4y2Ba^45gydF4y2Ba和/或增加微生物介导的土壤有机质分解速率gydF4y2Ba^46gydF4y2Ba．然而，正如我们的研究结果所表明的，一旦气候条件稳定下来，未受干扰的泥炭地可能会恢复，积聚泥炭并再次隔离碳。投资于刚果中部其他泥炭地遗址的古环境研究，监测区域气候和当代泥炭地状况，建立泥炭地碳储存和释放的预测模型gydF4y2Ba^{7gydF4y2Ba，gydF4y2Ba47gydF4y2Ba}需要确定未来泥炭地阈值行为，并充分评估这些碳密集生态系统对21世纪气候变化的敏感性。gydF4y2Ba

设置和取芯gydF4y2Ba

CEN-17.4是在刚果共和国Likouala省的一个名为Ekolongouma的泥炭河间盆地中心附近收集的，该盆地位于Likouala-aux- herbes河和Ubangui河之间。CEN-17.4的沼泽森林是由硬木物种混合形成的，包括gydF4y2BaUapaca摩尔gydF4y2Ba罗马帝国,gydF4y2BaXylopia得gydF4y2Ba摘要采用。gydF4y2BaXylopia aethiopicagydF4y2Ba(杜纳尔)gydF4y2BaCarapa proceragydF4y2Ba直流。还有大手掌gydF4y2Ba酒椰laurentiigydF4y2Ba德野。，whilst the mid-canopy and understorey is dominated by露兜树枝状大烛台gydF4y2Ba测定。,gydF4y2BaAfromomumgydF4y2Basp.和gydF4y2BaPalisota manniigydF4y2BaC.B. Clarke在下层也很常见。在采样时，地下水位比泥炭地表面高出几厘米。泥炭芯CEN-17.4于2014年3月使用50厘米长的俄罗斯型d型取心器(Eijkelkamp)在相隔约30厘米的两个钻孔中交替取心。将沉淀物转移到PVC半管中，并用塑料膜包裹。由于一些泥炭段在运输过程中被压实，显示出每50厘米的深度减少高达5厘米，因此使用AnalySeries 2.0.8在未扭曲的深度尺度上恢复了每个样本的深度。gydF4y2Ba^51gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

EKGKM7-2019(1°10′57.29″N, 17°48′18.4″E)和EKG03(1°11′17.7″N, 17°49′53.29″E)岩心也位于Ekolongouma泥炭杂岩中(扩展数据图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)和LOK5-5岩心(位于Lokolama;0°19“36.62”年代,18°10”24.37“E)和BDM1-7 (Bondamba;0°10′24.38″S, 19°41′45.56″E)，均位于刚果民主共和国Équateur省(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)，除LOK5-5外，其余均采用相同的方法收集。LOK5-5是用10厘米的塑料膜包裹的薄片运输。gydF4y2Ba

泥炭年表gydF4y2Ba

^14gydF4y2BaC日期是在AWI MICADAS实验室(德国不莱梅港)和苏格兰东基尔布赖德NEIF放射性碳实验室通过加速器质谱测年获得的(扩展数据表)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．由于上面树木的根通常会在泥炭堆积时侵入泥炭，我们测定了来自相同深度(296.5厘米)的两个颗粒大小的分数，以评估潜在的年龄偏移。粗粒>150 μ m(含根)为670±150gydF4y2Ba^14gydF4y2BaC比<150µm的细馏分年轻，这表明存在大量的年龄偏移，并且有必要使用细馏分进行准确的年代测定。泥炭年代学是基于gydF4y2Ba^14gydF4y2BaCEN-17.4岩心细分数<150µm的C日期，EKGKM7-2019、EKG03、LOK5-5和BDM1-7岩心细分数<180µm的C日期。虽然不同的有机物质组分可以提供不同的日期，但所用筛分网之间的差异(<150微米和<180微米)可能太小，不会造成实质性的年龄偏移。gydF4y2Ba

在22 9 8的基础上gydF4y2Ba^14gydF4y2Ba基于CEN-17.4、LOK5-5和BDM1-7三个岩心的年龄/深度模型，并将岩心的顶部边界划分为2014年、2020年和2019年。gydF4y2Ba1罪犯gydF4y2Ba)使用贝叶斯方法，在免费的rbacon包2.5.7中实现。gydF4y2Ba^{52gydF4y2Ba，gydF4y2Ba53gydF4y2Ba})使用R统计计算语言(3.6.3版本，R Core Team)。按照建议使用gydF4y2Ba^14gydF4y2BaC校正曲线，根据热带辐合带的局部位置gydF4y2Ba^54gydF4y2Ba，gydF4y2Ba^14gydF4y2BaC日期使用混合曲线校准，该混合曲线的南北气团混合比例分别为50%和50%，均来源于北半球曲线(IntCal20)。gydF4y2Ba^55gydF4y2Ba和南半球曲线(SHCal20)gydF4y2Ba^54gydF4y2Ba．CEN-17.4、LOK5-5和BDM1-7的年龄深度分布涵盖最近的20,400、15,200和19,300 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba平均95%的年龄置信度分别为610年(6-3,990年)，1,470年(6-5,670年)和840年(6-3,940年)。gydF4y2Ba

此外,gydF4y2Ba^14gydF4y2Ba在EKGKM7-2019和EKG03岩心Ghost Interval的顶部和底部边界处或附近获得C日期。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

散装有机分析gydF4y2Ba

总有机碳(TOC)的批量有机分析gydF4y2Ba_EAgydF4y2Ba在英国莱斯特大学，使用连续流同位素比质谱仪(Hydra 20-20)接口的元素分析仪(SerCon ANCA GSL)，分别对166、32和18个样品进行了CEN-17.4、EKGKM7-2019和EKG03的总氮分析。δgydF4y2Ba^13gydF4y2BaCgydF4y2Ba_TOCgydF4y2Ba在CEN-17.4岩心样品上进一步测定。δ精度gydF4y2Ba^13gydF4y2BaC <0.1‰。碳氮比用质量表示。gydF4y2Ba

高TOCgydF4y2Ba_EAgydF4y2BaCEN-17.4、EKGKM7-2019和EKG03的岩心值与分解增强有关，因为该研究区域的泥炭几乎完全由有机物组成(~97%)。gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba，随着时间的推移，泥炭分解导致碳含量的持续增加，这是由于更不稳定的有机组分，特别是富h键化合物(碳氢化合物)的优先矿化，导致更难降解的碳形式相对富集，如富C键化合物(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

CEN-17.4、EKGKM7-2019和EKG03的C/N比值也与分解过程有关。碳氮比对分解的响应部分取决于泥炭的营养状况，低营养泥炭的特征是优先失去蛋白质gydF4y2Ba^56gydF4y2Ba．观察到的C/N比值随深度的增加而增加(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)与表层泥炭由于有机质的好氧呼吸而优先损失氮相一致。C/N比值稳定在40-50左右，没有像北方典型植被那样进一步下降gydF4y2Ba泥炭藓gydF4y2Ba其中更不稳定的有机C的损失与深层淹水泥炭中有机物的厌氧分解有关gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba．泥炭形成过程中干湿条件的波动、N沉降的变化和植被的变化可以叠加C/N随深度的变化趋势gydF4y2Ba^{58gydF4y2Ba，gydF4y2Ba59gydF4y2Ba，gydF4y2Ba60gydF4y2Ba，gydF4y2Ba61gydF4y2Ba}．在北方和热带地区，泥炭和植物的化学性质不同，导致对热带泥炭的抗性更高gydF4y2Ba^62gydF4y2Ba．Ekolongouma泥炭的有机质是非常顽固的，主要是根和木质材料，在持续的高水位下，这种类型的泥炭的厌氧分解通常非常缓慢gydF4y2Ba^63gydF4y2Ba．由于全新世期间埃科龙古马盆地泥炭岩心的有机质来源和/或植被覆盖没有明显变化，幽灵期较高的C/N比值很可能与有氧分解增强有关。gydF4y2Ba

Rock-Eval分析gydF4y2Ba

CEN-17.4岩心岩石评价分析gydF4y2Ba2 bgydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)是在瑞士洛桑大学地球科学研究所使用Rock-Eval 6 (Vinci Technologies)进行的。Rock-Eval是由IFP Energies Nouvelles注册的商标。包括Ghost Interval在内的40个泥炭样品被冷冻干燥(50毫克)并被细碎。评价CEN-17.4岩心、EKGKM7-2019岩心和EKG03岩心岩石评价参数的空间代表性。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)，并在洛桑大学和英国地质调查局、英国基沃斯环境地球化学中心使用Rock-Eval - 6进行了进一步分析。gydF4y2Ba

岩石评价分析是基于对流出物(碳氢化合物(HC)、CO和CO)的连续测量gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)在热解条件下(惰性气氛下高达650°C)有机化合物的热裂解(和碳酸盐的热分解)，然后在剩余有机和无机碳的燃烧过程中(氧化气氛下高达850°C)释放。火焰电离检测器识别热解阶段HC的释放，红外单元检测CO和CO的释放gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在这两个阶段。通过对HC、CO和CO的量进行积分，得到的热谱图用于计算标准参数gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在规定的温度范围之间gydF4y2Ba^{64gydF4y2Ba，gydF4y2Ba65gydF4y2Ba}．这些标准参数可以是定量的，如TOC和MINC，分别测量有机碳和矿物碳的含量;也可以是定性的，如氢指数(HI)和氧指数(OI)，测量HC或COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba相对于TOC的含量。gydF4y2Ba

在不含碳酸盐的情况下，有机碳含量为热解和氧化过程中释放的所有碳基(TOC和MINC)的总和。由于Rock-Eval有机C含量是对成熟沉积有机质(即干酪根)进行标准化的，我们进一步应用了1.166256的校正因子(对未成熟有机样品确定)gydF4y2Ba^66gydF4y2Ba来计算岩石总价值(TOC)gydF4y2Ba_{再保险gydF4y2Ba})，与TOC相当gydF4y2Ba_EAgydF4y2Ba价值观(见上文)。由于泥炭等高有机样品可能在氧化阶段使信号饱和，这可能导致低估TOCgydF4y2Ba_{再保险gydF4y2Ba}值时，仔细监测S4热图的形状。gydF4y2Ba

S2热图的形状(热解过程中释放的HC)提供了关于有机质质量的额外信息gydF4y2Ba^66gydF4y2Ba．两个指标(r指数和i指数)代表有机质的热状态。它们是从S2热图的五个细分区域计算出来的(扩展数据图。gydF4y2Ba1 cgydF4y2Ba)gydF4y2Ba^{8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba}: 200-340°C为高不稳定性(A1)， 340-400°C为不稳定性(A2)， 400-460°C为耐蚀性(A3)， 460-520°C为耐蚀性(A4)， 520-650°C为高不稳定性池(A5)。r指数((A3 + A4 + A5)/100)与耐热、难熔有机质库有关，i指数(loggydF4y2Ba_10gydF4y2Ba[(A1 + A2)/A3])与热不稳定储层与耐热储层的比值有关gydF4y2Ba^9gydF4y2Ba(扩展数据图。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)．r指数，i指数和TOCgydF4y2Ba_{再保险gydF4y2Ba}在泥炭芯CEN-17.4进一步比较了不同有机层和来自加蓬的铁醇和来自印度的褐煤的相同变量gydF4y2Ba^9gydF4y2Ba(扩展数据图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

植物蜡分析gydF4y2Ba

植物蜡同位素分析在不来梅大学MARUM进行。CEN-17.4岩心116个样品用于植物蜡同位素分析。gydF4y2Ba2 f, ggydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba2汉英gydF4y2Ba)．在ASE200加速溶剂萃取器中，使用二氯甲烷(DCM):甲醇(MeOH) 9:1的溶液，在1000 psi和100°C的条件下，进行三次循环，每次持续5分钟。在提取前加入已知量的角鲨烷作为内标。总脂质提取物(TLEs)在Heidolph ROTOVAP系统中干燥。除去Na柱上的残留水gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_{4 gydF4y2Ba}以己烷为洗脱剂。总脂质提取物在0.5 ml 0.1 M KOH的MeOH溶液中皂化。加入双蒸馏水后，用己烷液-液萃取得到中性组分。中性组分在失活二氧化硅(1% H)的移液柱上分离gydF4y2Ba_2gydF4y2BaO)以己烷、DCM和DCM:MeOH 1:1为洗脱剂，分别得到烃类、酮类和极性组分。在AgNO柱上进一步净化碳氢馏分gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba涂布SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba以己烷为溶剂去除不饱和化合物。gydF4y2Ba

ngydF4y2Ba-烷烃定量使用气相色谱仪(GC;科学焦点，赛默飞世尔)配备了一个30米Rxi-5ms柱(30米，0.25毫米，0.25 μm)和一个火焰电离探测器。定量是通过比较综合峰面积，以那些从外部标准溶液组成gydF4y2BangydF4y2Ba-链长不同的烷烃。对标准溶液的重复分析表明，定量精度为10%。所有样本均以奇数长链为主gydF4y2BangydF4y2Ba烷烃与gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_29gydF4y2Ba而且gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_31gydF4y2Ba烷烃是所有样品中最丰富的同源物。碳偏好指数gydF4y2Ba^67gydF4y2Ba值gydF4y2Ba\ \(左({\ rm {CPI}} = \压裂{\离开({{\ rm {C}}} _ {25} {+ {\ rm {C}}} _ {27} {{+ {\ rm {C}}} _ {29} + {\ rm {C}}} _ {31} {+ {\ rm {C}}} _{33} \右)+ \离开({{\ rm {C}}} _ {27} {+ {\ rm {C}}} _ {29} {{+ {\ rm {C}}} _ {31} + {\ rm {C}}} _ {33} {+ {\ rm {C}}} _{35} \右)}{2 \离开({{\ rm {C}}} _ {26} {+ {\ rm {C}}} _ {28} {+ {\ rm {C}}} _ {30} {+ {\ rm {C}}} _ {32} {+ {\ rm {C}}} _{34} \右)}\)\)gydF4y2Ba长链的gydF4y2BangydF4y2Ba-烷烃平均为7.3个(5 ~ 10个)，表明它们来源于陆生高等植物的表皮蜡gydF4y2Ba^68gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

植物蜡中的氢原子gydF4y2BangydF4y2Ba-烷烃不受不稳定化合物选择性分解引起的同位素变化的影响，因为它们是不可交换的gydF4y2Ba^69gydF4y2Ba．δD分析gydF4y2BangydF4y2Ba-烷烃在MAT 253同位素比质谱仪(Thermo Fisher Scientific)上进行分析，通过1420°C操作的GC IsoLink与配备HP-5ms色谱柱(30 m, 0.25 mm, 1 μm)的GC (TRACE)耦合。每个样品至少测量两份。δD值与H进行校准gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba同位素组成已知的参考气体，以‰VSMOW(维也纳平均标准海水)表示。准确度和精密度由实验室内部人员控制gydF4y2BangydF4y2Ba-烷烃标准根据A4-Mix同位素标准(由印第安纳大学A. Schimmelmann提供)每六次测量和每日测定HgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba的因素。通过计算每个标准测量的分析值与标准测量的长期平均值之间的差值来确定测量精度，该差值为1gydF4y2BaσgydF4y2Ba误差<3‰。HgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba因子在4.9 ~ 5.2之间变化(平均±s.d.)。， 5.1±0.1)。角鲨烷内标准确度和精密度均为2‰(gydF4y2BangydF4y2Ba= 238)。重复分析的精密度gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_27gydF4y2Ba，gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_29gydF4y2Ba而且gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_31gydF4y2Ba烷烃平均为1‰。gydF4y2Ba

δgydF4y2Ba^13gydF4y2BaC分析gydF4y2BangydF4y2Ba-烷烃在MAT 252同位素比质谱仪(Thermo Fisher Scientific)上进行，通过气相色谱-燃烧(GC-C)界面，镍催化剂在1000°C下操作，与配备HP-5ms色谱柱(30 m, 0.25 mm, 0.25 μm)的GC (Trace, Thermo Fisher Scientific)耦合。每个样品至少测量两份。δgydF4y2Ba^13gydF4y2BaC值根据CO进行校准gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba同位素组成已知的参考气体，以‰VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite)表示。通过测量确定精度和精密度gydF4y2BangydF4y2Ba-烷烃标准每六次测量一次，根据A4-Mix同位素标准校准。长期平均值与测量标准值之间的差值为1gydF4y2BaσgydF4y2Ba误差<0.3‰。角鲨烷内标准确度和精密度均为0.2‰(gydF4y2BangydF4y2Ba= 264)。重复分析的精密度gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_27gydF4y2Ba，gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_29gydF4y2Ba而且gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_31gydF4y2Ba烷烃平均为0.1‰。gydF4y2Ba

我们注意到泥炭gydF4y2BangydF4y2Ba粗部分>150µm(植物碎片包括根)和细部分<150µm中的-烷烃具有相似的链长分布和相同的δ d和δ(误差范围内)gydF4y2Ba^13gydF4y2BaC的值，表明gydF4y2BangydF4y2Ba两种粒径组分中的-烷烃来自同一来源的生物(扩展数据图)。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba)．不同的植被类型(例如CgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba与CgydF4y2Ba_{4 gydF4y2Ba})会导致蜡质δD值的偏移，原因是不同的氢同位素分馏因子gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba．然而，作为衡量gydF4y2BangydF4y2Ba烷烃δgydF4y2Ba^13gydF4y2BaC值在全新世期间是稳定的(扩展数据图。gydF4y2Ba二维gydF4y2Ba)，并没有对植被类型的变化进行校正。全球冰量的变化会进一步影响水文循环中的同位素gydF4y2Ba^70gydF4y2Ba，但是，由于这种影响对于全新世来说是不显著的，因此没有应用冰体积修正。的gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {27}} \)gydF4y2Ba，gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba而且gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {31}} \)gydF4y2Ba大致共变(扩展数据图。gydF4y2Ba2 egydF4y2Ba)．然而,gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {27}} \)gydF4y2Ba值(- 199‰至- 145‰)比gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba而且gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {31}} \)gydF4y2Ba取值范围:- 170‰~ - 130‰，- 161‰~ - 131‰。相反,gydF4y2Ba\ ({{\ rm{\三角洲}}}^ {13}{{\ rm {C}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {27}} \)gydF4y2Ba数值系统地高于(大约+1.5‰)gydF4y2Ba\ ({{\ rm{\三角洲}}}^ {13}{{\ rm {C}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba\ ({{\ rm{\三角洲}}}^ {13}{{\ rm {C}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {31}} \)gydF4y2Ba值，这表明gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_27gydF4y2Ba烷烃被其他来源生物(如细菌)的贡献所重叠gydF4y2Ba^71gydF4y2Ba．随着gydF4y2Ba\ ({{\ rm{\三角洲}}}^ {13}{{\ rm {C}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba\ ({{\ rm{\三角洲}}}^ {13}{{\ rm {C}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {31}} \)gydF4y2Ba这些值在大小上是相似的，并且有很强的共变性，gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_29gydF4y2Ba而且gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_31gydF4y2Ba烷烃可能来源于同一来源的生物。同位素解释是基于gydF4y2BangydF4y2Ba- cgydF4y2Ba_29gydF4y2Ba烷烃(Alkane)是长链同源物中含量最多的一种，根据上述观察结果推测其来源于陆生高等植物。gydF4y2Ba

花粉和木炭分析gydF4y2Ba

从CEN-17.4岩心前315 cm中提取75个泥炭子样品进行孢粉分析。实验室准备遵循参考文献中采用的标准孢粉学方法。gydF4y2Ba^72gydF4y2Ba，以密度分离代替HF处理。两个gydF4y2Ba石松属植物gydF4y2Ba片剂(批号:20,890个，每片11,267±370个孢子)作为1 cm范围内的外来标记gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba泥炭。分析分辨率从最小8厘米到更高分辨率不等(集中在虚影区间)。使用蔡司Axioskop显微镜在×1,000倍率下计数和鉴定花粉粒。鉴定使用了个人花粉钥匙，包括参考文献、个人观察和/或来自牛津大学、歌德大学、蒙彼利埃第二大学、巴黎皮埃尔和玛丽居里大学以及cerge参考收藏的照片。花粉粒数最少为300粒;百分比计算在Tilia (v.2.0.41)中进行。整个花心的花粉保存都很好，不确定的颗粒比例很低，颗粒没有明显的分解。gydF4y2Ba露兜树gydF4y2Ba而且gydF4y2BaPycnanthusgydF4y2Ba选择花粉来描述沼泽森林植被的指示性变化。这两个分类群都是著名的沼泽森林分类群，分布在非洲中部。更具体地说,gydF4y2Ba露兜树枝状大烛台gydF4y2Ba^73gydF4y2Ba，是一种相对嗜日的物种，常在水成土中发现，可耐受约1.2米深的静水gydF4y2Ba^74gydF4y2Ba．在埃科洛古马地区更广阔的泥炭沼泽森林中可以看到(G.C.D, Y.E.B.和s.l.l.，个人观察)，并在Télé湖，Djéké湖，Déké湖，Manmagoye湖周围的沼泽森林中，在淹没的森林和Cuvette Centrale的水道河岸上都有记录gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba．两种gydF4y2BaPycnanthusgydF4y2Ba都被记录在试管中心gydF4y2BaPycnanthus angolensisgydF4y2Ba而且gydF4y2BaPycnanthus marchalianusgydF4y2BaGhesq。它们都是相对嗜日的物种，通常在水成或粘土砂土壤中发现。gydF4y2BaPycnanthus angolensisgydF4y2Ba在沼泽森林以及河流和山谷森林，开阔林地和次级丛林中常见吗gydF4y2Ba^75gydF4y2Ba．gydF4y2BaPycnanthus marchalianusgydF4y2BaGhesq。是一种更专门的沼泽专家，在沼泽土壤上的Cuvette Centrale淹没森林中有记录gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

采用标准方法对花粉分析的CEN-17.4芯样品进行宏观炭分析gydF4y2Ba^76gydF4y2Ba．木炭样品(1厘米gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba)使用150 μ m的目尺寸进行筛分。使用数字图像分析对每个子样品的总面积、单个颗粒大小和颗粒总数进行量化gydF4y2Ba^77gydF4y2Ba．木炭面积与数量的记录具有可比性，证实在加工过程中颗粒破碎不是一个问题。这里我们将宏观炭记录表示为总颗粒厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba(扩展数据图。gydF4y2Ba4 ggydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

利用泥炭δ估算降水状况gydF4y2Ba\ ({{\ bf {D}}} _ {{\ boldsymbol {n}} \ mbox {-} {{\ bf {C}}} _ {{\ bf {29}}}} \)gydF4y2Ba

植物蜡δD是一种强有力的δD示踪剂gydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}在热带非洲被广泛用于重建古水文gydF4y2Ba^{19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba78gydF4y2Ba，gydF4y2Ba79gydF4y2Ba}．因为在全新世的CEN-17.4记录中，植物生命形式和光合作用途径都没有显著变化(见上文)，我们假设两者之间的氢同位素分馏是不变的gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba和δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}．此外，刚果河沿岸的海洋记录(GeoB 6518-1岩心)可追溯到20,000 calyrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba之间显示出显著的相关性gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba而δgydF4y2Ba^18gydF4y2Ba浮游有孔虫的OgydF4y2Ba^19gydF4y2Ba．由于后者是由刚果河的流量决定的，这表明这两个明显独立的气候代用物记录了大规模的中非降水变化gydF4y2Ba^19gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们利用泥炭估算了过去降水量和/或季节性的变化gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba与大范围的δD相比较gydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}CEN-17.4站点的数值采用基于现代气候数据的三步经验方法计算(扩展数据图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．泥炭gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba换算成年平均δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}使用全球表层土壤校准关系的值gydF4y2Ba^80gydF4y2Ba，其中包括11个泥炭样本，其斜率约为1。gydF4y2Ba

在第一步中，我们评估了δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}CEN-17.4站点的降水量(扩展数据图;gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．在热带地区，降水中的稳定同位素比率通常与月降水量呈负相关gydF4y2Ba^81gydF4y2Ba．然而，δ d(或δgydF4y2Ba^18gydF4y2BaO)和降水量可能非常可变，其他与对流有关的过程，如云类型(对流与层状)、水汽来源和输送以及云微物理可能叠加它gydF4y2Ba^{82gydF4y2Ba，gydF4y2Ba83gydF4y2Ba，gydF4y2Ba84gydF4y2Ba}．刚果盆地是地球上对流最多的地区之一，它具有一个由地形高地包围的大中心洼地(“Cuvette Centrale”)的同心圆结构gydF4y2Ba^85gydF4y2Ba．当地的循环过程非常重要，流域降水中80%以上的水分贡献来自陆地，其中约60%来自刚果盆地本身，在整个气候年中贡献相对稳定gydF4y2Ba^86gydF4y2Ba．全球降水同位素网络(GNIP)的三个台站gydF4y2Ba^87gydF4y2Ba(班基、金沙萨和基桑加尼)在月尺度上表现出显著的负线性关系(gydF4y2BaRgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba范围为0.65-0.81和gydF4y2BaPgydF4y2Ba值≤0.001)gydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}和降水量。不同的坡度(班吉、金沙萨和基桑加尼分别为−2.5、−4.6和−3.2)可能反映了不同的水分轨迹和水分循环速率。我们选择了这些站点的经验逆关系来估计CEN-17.4站点过去的降水状况。gydF4y2Ba

在第二步中，考虑沼泽森林中给定植物蜡化合物的时间整合时间，这可能会在年度生长的大部分时间内整合环境信息gydF4y2Ba^{88gydF4y2Ba，gydF4y2Ba89gydF4y2Ba}，计算加权平均年δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}将包括大陆热带地区的月降水数据(见下文)与金沙萨、班吉和基桑加尼δD之间的关系结合起来的值gydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}和降水量。我们注意到，由于水分轨迹和循环是空间变量，加权平均年δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}我们获得的数值仅对刚果中部的泥炭地具有指示意义。加权平均年δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}将数值与年平均降水量和季节性指数(月降水量相对熵D相对于均匀分布，年平均降水量相对于网格数据中观测到的最大值归一化的乘积)进行比较。gydF4y2Ba^48gydF4y2Ba在气候空间图中(图;gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

第三步，δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}(来自gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba数值)为5000和2000 cal. yrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba相对于当前δDgydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}(来自gydF4y2Barm \({\{\三角洲}}{{rm \ D {}}} _ {n \ mbox {-} {{\ rm {C}}} _ {29}} \)gydF4y2Ba(分别为- 20.3‰和+5.6‰)gydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}值，并得到了一个气候空间，包括每个时间框架降水量和季节性的所有气候解决方案。我们注意到，利用δD之间不同的区域关系获得了类似的气候解决方案gydF4y2Ba_{降雨gydF4y2Ba}年降水量(图;gydF4y2Ba4 gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

限制气候空间gydF4y2Ba

我们推导出气候值，即量(mm yrgydF4y2Ba^1gydF4y2Ba)和季节性指数gydF4y2Ba^48gydF4y2Ba基于月降水量(毫米月)的大陆热带降水(无量纲)gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba)的高空间分辨率(30 arcsec) CHELSA数据集gydF4y2Ba^49gydF4y2Ba．主要含泥炭热带地区的当前地理范围，包括非洲、亚洲/大洋洲和美洲，这些数据被汇编在PEATMAP数据集中gydF4y2Ba^50gydF4y2Ba，用于提取每个区域的气候空间(降水量，季节性指数)(扩展数据图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

获得的气候空间被绘制为双变量核密度估计(KDEs)，其中每个数据点被转换为沿着的高斯曲线gydF4y2BaxgydF4y2Ba轴(降水量)和gydF4y2BaygydF4y2Ba轴(季节性指数)，并具有优化确定的核带宽(每个高斯的宽度)gydF4y2Ba^90gydF4y2Ba．二元kde是三维(3D)图，可以在指定的密度等高线间隔的基础上绘制轮廓;这里所呈现的所有等高线均为峰值密度的68%和95%。gydF4y2Ba

使用开源Jupyterhub笔记本进行地理空间分析和绘图(5.7.8;gydF4y2Bahttps://jupyter.org/gydF4y2Ba)在服务器上运行Python 3.7.3(16个Intel Xeon Gold 52Go RAM计算核心;18R CPU (2.10 GHz))，包含fiona (1.8.20)， geocube (0.1.0)， geopandas (0.10.1)， ipykernel (6.4.1)， ipython (7.28.0)， jupyter (1.0.0)， KDE-diffusion (1.0.3)， matplotlib (3.4.3)， notebook (6.4.4)， numpy (1.20.3)， pandas (1.3.3)， rioxarray (0.7.1)， scipy(1.7.1)和shaely(1.7.1)包。gydF4y2Ba

报告总结gydF4y2Ba

有关研究设计的进一步资料，请参阅gydF4y2Ba自然研究报告摘要gydF4y2Ba链接到这篇文章。gydF4y2Ba