湖泊沉积物是全球重要的有机碳储存场所，活性铁矿物通过吸附、共沉淀等方式结合有机碳，形成相对稳定的铁结合态有机碳（Fe–OC），是湖泊有机碳长期埋藏的重要机制。然而，随着湖泊富营养化加剧，频繁发生的藻华不仅增加了有机碳输入，也改变了沉积物的氧化还原环境和有机质组成。富营养化是否会影响铁矿物对有机碳的保护作用，进而改变湖泊沉积物碳汇的长期稳定性，仍缺乏系统认识。

    针对这一科学问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所研究团队整合全球多种生态系统的观测数据，结合不同营养状态湖泊的野外调查、太湖周年监测及室内控制实验，系统评估了湖泊沉积物中Fe–OC的埋藏贡献，揭示了富营养化背景下铁矿物介导的有机碳保存特征及其变化机制。

    研究发现，全球湖泊沉积物中平均约16%的有机碳与活性铁矿物结合，估算年埋藏量约为1410万吨碳，相当于全球海洋沉积物中Fe–OC埋藏量的27%，表明湖泊是全球不可忽视的“锈碳汇”（图1）。然而，与非藻华倾向湖泊相比，藻华倾向湖泊的Fe–OC含量及其占总有机碳的比例分别降低约17%和33%，而活性铁含量并未显著降低。太湖典型湖区的调查进一步发现，严重藻华区表层沉积物中仅约4%的有机碳与铁矿物结合。这些结果表明，富营养化背景下活性铁矿物的增加并未同步增强有机碳保存，反而使更多有机碳积累于未受矿物保护的碳库中。

图1. 全球不同生态系统铁结合有机碳分布

    对太湖表层沉积物Fe–OC含量及分子组成的月度监测表明，夏季藻华期有机碳输入增加未伴随Fe–OC的同步积累，且Fe–OC呈现芳香性降低、蛋白质类和脂质类组分比例升高的分子特征。针对15个湖泊沉积物开展的控制实验进一步证实，氧化还原波动显著降低Fe–OC含量及占比，藻源有机质添加进一步加剧其损失，降幅最高约达68%（图2）。上述结果表明，藻华诱导的频繁氧化还原波动促进铁矿物的反复溶解与再形成，低芳香性藻源有机质输入则限制铁矿物对有机碳的稳定保存，两者共同加速Fe–OC周转，削弱沉积有机碳的矿物保护。

图2. 藻类水华驱动的铁结合有机碳动态变化及其稳定性响应

    该研究揭示了湖泊富营养化影响沉积物有机碳保存的新机制，表明藻华暴发虽然增加了有机碳输入，同时通过削弱铁矿物保护作用，增加沉积物中未受保护的有机碳组分，进而影响湖泊沉积物碳汇的长期稳定性（图3）。研究结果强调，湖泊碳汇评估不仅需要关注有机碳埋藏量，还应重视其矿物保护程度及环境扰动下的稳定性，为全球变化背景下湖泊碳循环研究与碳汇功能评估提供了新的科学依据。

图3. 湖泊富营养化驱动铁结合有机碳变化及有机碳保存的概念模型

    上述研究成果以“Lake eutrophication increases unprotected organic carbon pools in sediments”为题，发表于Nature旗下期刊Communications Earth & Environment。论文第一作者为中国科学院南京地理与湖泊研究所博士研究生龚佑子，中国科学院南京地理与湖泊研究所李财、王晓龙、以及东南大学丁士明教授为共同通讯作者。

    文章信息：Gong, Y., Li, C., Yang, Y. et al. (2026). Lake eutrophication increases unprotected organic carbon pools in sediments. Communications Earth & Environment. https://doi.org/10.1038/s43247-026-04103-9.