1. 研究背景
植被覆盖的沿海生态系统（VCE）地区，主要包括潮汐沼泽、红树林和海草床，是地球上重要的“蓝色”碳汇地区。提升对VCE土壤及其空间和时间动态的理解对于我们的环境保护及碳监测工作至关重要。传统用于表征VCE土壤的动态和来源，及测量其总有机碳（TOC）和无机碳（TIC）含量的方法，既繁琐又昂贵，急需一种经济高效的替代方法。
2.创新之处
我们采集了323个子样本的中红外（MIR）光谱，并测量了其总有机碳（TOC）和无机碳（TIC）含量，这些子样本来自106个固定深度土壤柱样品。利用每个VCE的光谱数据，我们按照深度确定了其矿物和有机组成。随后，我们使用Cubist算法对TOC和TIC含量进行了光谱估算建模。通过10折交叉验证、自助法以及单独的随机测试集，我们评估并验证了模型的性能。
3. 关键图表
图1 本研究的图片摘要
图2 不同土壤剖面深度的潮汐沼泽、红树林、河口海草床和沿海海草床土壤样本的平均中红外（MIR）光谱。
图3 预测值与观测值的对比散点图：a) TOC（%）含量模型，b) TIC（%）含量模型。
4. 主要结论
研究结果显示，VCE土壤中矿物学和有机物的中红外（MIR）特征与其在海洋景观位置相关。随着远离淡水输入距离的增加，黏土矿物减少，石英和碳酸盐增加。潮汐沼泽和红树林土壤的矿物组成随深度变化，表现为碳酸盐和石英的吸收增强，而黏土矿物和有机物的吸收减弱。海草土壤的矿物组成在深度剖面上保持不变。用于估算TOC和TIC含量的Cubist模型表现出高度的准确性，且模型结果可解释性强，加深了我们对这些海洋系统中碳含量及动态的理解。研究结果阐明了沿海土壤的来源，并有助于量化TOC和TIC的通量与积累，这对于指导VCE的保护具有重要意义。此外，我们的结果表明，中红外光谱法可作为一种技术方法推动蓝碳科学的发展，并为VCE的保护和管理作出贡献和技术支撑。
5. 发表信息
Walden L, Serrano O, Shen Z, et al. Mid-infrared spectroscopy determines the provenance of coastal marine soils and their organic and inorganic carbon content[J]. Science of The Total Environment, 2024, 949: 174871.https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174871
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