近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（LTO）王友紹研究員團(tuán)隊(duì)在紅樹林“藍(lán)碳”碳儲(chǔ)存機(jī)制方面取得重要進(jìn)展。該相關(guān)研究成果分別以"Mangrove afforestation increases microbial necromass but reduces their contribution to soil carbon pool"、"Spatial pattern and driving factors of carbon storage in mangroves along Leizhou Peninsula,China" 和"Determination of nutrients,biomass and bacterial quantification in different mangroves sites: a comparative study on nutrients dependent biomass production"為題，發(fā)表在國際期刊Ecological Indicators和Ecology and Evolution 上。廖輝煌為其中第一、二篇論文的第一作者，程皓研究員擔(dān)任第一篇論文的通訊作者，與王友紹研究員共同擔(dān)任第二篇論文的通訊作者；博士后Sadar Aslam為第三篇論文的第一作者，王友紹研究員為該論文的通訊作者。

紅樹林生態(tài)系統(tǒng)處于海陸動(dòng)態(tài)交界面、周期性遭到海水浸淹的潮間帶環(huán)境，作為獨(dú)特的海陸邊緣生態(tài)系統(tǒng)。紅樹林具有很高的生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，如固岸護(hù)堤、維持生物多樣性、“藍(lán)碳”固碳儲(chǔ)碳等。濱海濕地（鹽沼、紅樹林和海草床）生態(tài)系統(tǒng)覆蓋面積占不到海床面積的0.5%，“藍(lán)碳”碳埋藏量卻可達(dá)全球海洋沉積物碳埋藏的50%以上，紅樹林雖然僅占世界森林土地面積的不到1%，但卻是全球碳匯能力最強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)之一，在全球氣候變化過程中扮演非常重要角色。

盡管微生物殘?bào)w碳（MnC）在碳封存中的重要性得到廣泛認(rèn)可，但調(diào)節(jié)紅樹林中 MnC 積累的機(jī)制仍然知之甚少。該研究選取湛江附城一個(gè)由Kandelia obovata、Sonneratia apetala和無植被泥灘組成的紅樹林恢復(fù)區(qū)開展研究，發(fā)現(xiàn)紅樹林造林后細(xì)菌和真菌殘?bào)w碳以及微生物總殘?bào)w碳均顯著增加，尤其是在K.obovata人工林；紅樹林造林還增加了細(xì)菌和真菌的豐度，提高了微生物活體生物量和微生物殘?bào)w碳的生產(chǎn)。此外，還發(fā)現(xiàn)MnC的積累與無定形氧化鐵呈正相關(guān)，礦物保護(hù)對(duì)紅樹林造林后MnC積累的貢獻(xiàn)更為顯著。此外，細(xì)菌和真菌中K類群比例的增加被認(rèn)為是導(dǎo)致土壤碳庫中MnC比例降低的重要因素。這是首次嘗試從紅樹林微生物生產(chǎn)和礦物保護(hù)的角度揭示MnC積累所涉及的機(jī)制，為紅樹林固碳機(jī)制提供了新的理解。

圖1 紅樹林修復(fù)驅(qū)動(dòng)微生物殘?bào)w碳積累的調(diào)控機(jī)制圖

紅樹林生態(tài)系統(tǒng)以其高碳密度的生產(chǎn)力而聞名。然而，控制紅樹林碳儲(chǔ)存的機(jī)制仍然知之甚少?；诶字莅雿u海岸紅樹林11個(gè)樣帶和90個(gè)樣地實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)雷州半島紅樹林碳密度平均為170.93 t/hm2，其中西部沿海樣帶 D1（高橋）和 D6（仕尾）達(dá)到峰值。土壤與植被碳密度呈正相關(guān)，其中植被碳密度隨樹干直徑和樹高的增加而增加，而隨紅樹植物種植密度的增加而降低。此外，生態(tài)系統(tǒng)碳密度與紅樹科物種的相對(duì)豐度呈正相關(guān)。還發(fā)現(xiàn)植被多樣性對(duì)植被和土壤碳密度均有顯著的促進(jìn)作用，特別是在高潮間帶。土壤活性礦物（例如粘土和活性鐵氧化物）的含量也被發(fā)現(xiàn)與土壤碳儲(chǔ)量呈正相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步加深了人們對(duì)紅樹林“藍(lán)碳”儲(chǔ)存功能的認(rèn)識(shí)。

圖 2 雷州半島紅樹林碳儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)因子分析

本研究調(diào)查了廣東惠東縣考洲洋紅樹林8個(gè)采樣點(diǎn)營養(yǎng)物質(zhì)（即營養(yǎng)鹽）、紅樹林生物量、總有機(jī)質(zhì)和細(xì)菌豐度。發(fā)現(xiàn)紅樹林生物量生產(chǎn)對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)具有依賴性，營養(yǎng)物質(zhì)直接導(dǎo)致微生物群落的生物量產(chǎn)量增加；微生物群落增加了土壤肥力，從而促進(jìn)了紅樹植物生長、提高生物量產(chǎn)出，即“紅樹林的細(xì)菌豐度和生物量取決于營養(yǎng)物質(zhì)的可用性”。因此，營養(yǎng)物質(zhì)與微生物群落之間的關(guān)系可能是評(píng)估紅樹林生物量生產(chǎn)的更好衡量標(biāo)準(zhǔn)。紅樹林植物將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的形式（生物質(zhì)）是大多數(shù)海洋生物的主要食物來源，且還創(chuàng)造了一個(gè)健康的環(huán)境。紅樹林在“藍(lán)碳”封存中發(fā)揮著重要作用，并在緩解氣候變化方面的發(fā)揮重要作用。

圖 3 營養(yǎng)物質(zhì)與紅樹林生物量、總有機(jī)物（TOM）和細(xì)菌豐度的比較

此外，團(tuán)隊(duì)與UNESCO和ANSO合作，有關(guān)“藍(lán)碳”碳匯機(jī)制等方面研究工作寫進(jìn)聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）2024年發(fā)布《非政府組織海洋十年手冊(cè)》(Ocean Decade Manual for Non-Governmental Organizations)。

該研究由2021年南沙區(qū)高端領(lǐng)軍人才創(chuàng)新團(tuán)項(xiàng)目(紅樹林濕地藍(lán)碳增匯技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì))、2024年綠美廣東生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)任務(wù)保障專項(xiàng)資金項(xiàng)目(紅樹林精準(zhǔn)修復(fù)與生態(tài)功能評(píng)估)、中國科學(xué)院科技專項(xiàng)課題和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等共同資助完成。

相關(guān)論文信息：

（1）Aslam S.,Wang Y.S.* Determination of nutrients,biomass and bacterial quantification in different mangroves sites: a comparative study on nutrients dependent biomass production. Ecology and Evolution,2025,15: e71697；

2）Liao H.H.,Zhou Y.W.,Zhou W.W.,Wang H.,Liu D.X.,Wang Y.S.*,Cheng H.* Spatial pattern and driving factors of carbon storage in mangroves along Leizhou Peninsula,China. Ecological Indicators,2025,176: 113740；

（3）Liao H.H.,Wang Y.S.,Zhou Y.W.,Mai Z.M.,Wang H.,Zhou W.W.,Liu D.X.,Cheng H.*Mangrove afforestation increases microbial necromass but reduces their contribution to soil carbon pool. Ecological Indicators,2025,176: 113695.

原文鏈接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ece3.71697

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X25006703

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X25006259