文章荐读
Assavapanuvat等人(2024)在Geoderma上发表论文"Contrasting stocks and origins of particulate and mineral-associated soil organic carbon in a mangrove-salt marsh ecotone"。
文章简介
在全球变暖驱动下，红树林栖息地(如黑海榄雌和美洲红树)朝极地方向扩张到温带盐沼(如互花米草和灯心草)，已被证明会改变沿海土壤有机碳(SOC)的储存。然而，这种植被转变对SOC亚组分(颗粒态有机碳(POC)；矿物伴生有机碳(MAOC)；以及活性铁相关有机碳(FeR-MAOC))的起源和大小的特定分类群后果在很大程度上仍未得到探索。这篇文章使用了一种基于粒径的SOC分级方法，比较了从美国佛罗里达州阿巴拉契科拉湾障壁岛收集的土芯中总体和每个SOC亚组分的含量和δ13C组成，佛罗里达州是上述四种植物单种群落共存的最高纬度。总体土壤δ13C的深度依赖性变化清楚地表明，全球变暖驱动了互花米草被红树林的替代，以及互花米草草和灯心草的相互替代，这可能是由湿地海拔变化驱动的。红树林栖息地的有机碳埋藏率较高，表明红树林土壤主要是由颗粒沉积形成的。相比之下，盐沼栖息地相对较低的有机碳埋藏率但较高的有机碳储量表明了盐沼根系的地下有机碳输入。POC主要来源于当代植物碎屑；其浓度在盐沼栖息地(占SOC的58.8±9.0%)高于红树林(占SOC的38.4±6.0%)。相比之下，MAOC含量在植物栖息地之间没有变化(占SOC的53.5±10.9%)，主要来源于微生物转化的有机碳和预先存在的植物。FeR-MAOC在美洲红树土壤中基本不存在(占SOC的2.9±3.6%)，而在其他三种植物栖息地中仅占MAOC的一小部分(占SOC的7.8±7.0%)。FeR-MAOC的δ13C更像今天的地表植物，突出了FeR-MAOC在其活性氧化根际中的原位形成。
研究目的
文章假设红树林盐沼过渡将影响整体SOC及其各自亚组分(POC、MAOC、FeR-MAOC)的含量和组成。为了验证这一假设，文章的目标如下：1)确定最近的红树林和本地盐沼栖息地的SOC总量和埋藏率；2) 比较POC、MAOC和FeR-MAOC的相对丰度；以及3)使用总体碳稳定同位素比值(δ13C)确认SOC总体和子组分中有机碳的地下变化。
研究结果
图1 研究区的位置(a)、红树林分布情况(b)和取芯位置(c)。
图2 土壤岩芯中铁形态和矿物学方面随深度的变化。
图3 黑海榄雌(a, e)、美洲红树(b, f)、互花米草(c, g)和灯心草(d, h)的有机碳和δ13C深度剖面。
图4 每个土芯SOC中 POC、FeR-MAOC 和非 FeR-MAOC组分的含量。
图5 所有土壤样本中 POC、MAOC 和 FeR-MAOC含量的箱线图。
图6 土体 C/N 比、 POM以及每个土芯的 MAOM 组分的地下变化。
图7 红树林 (a, b, c) 和盐沼土壤(d, e, f)中POC、MAOC、FeR-MAOC 和总体SOC之间的δ13 C偏移量的垂直变化。
图8 在变暖引起的植被更替和海平面上升的影响下 SOC 组分的演变以及每个 SOC 亚组分的相对重要性的变化概念图。
主要结论
在过去的几十年里，研究区由于冰冻事件不太频繁，互花米草盐沼被红树林所取代。该地区还经历了互花米草和灯心草盐沼的相互替代，这可能是由海平面上升和/或海拔变化引起的。红树林侵占可能通过垂直颗粒捕获促进SOC的形成来增加有机碳的埋藏。相比之下，未耕种的成熟盐沼通过地下过程向土壤贡献了更多的有机碳，导致有机碳储量更高，POC组分更大。来自最近形成的植物群落的有机碳优先作为POC储存。然而，微生物转化的有机碳(部分来自以前的植物栖息地)在MAOC组分中占主导地位。黑海榄雌、美洲红树和灯心草根际释放的氧气优先促进其新释放的溶解性有机碳与活性铁的沉淀；以前的植物群落中几乎没有FeR-MAOC的证据。考虑到所有这些证据，文章的研究为不同有机碳来源在有机碳有机矿物稳定机制中的作用提供了新的见解，重点是不同红树林和盐沼物种的分类群特异性效应。
文章来源：Assavapanuvat P, Breithaupt J L, Engelbert K M, et al. Contrasting stocks and origins of particulate and mineral-associated soil organic carbon in a mangrove-salt marsh ecotone. Geoderma, 2024, 446: 116904.
文字：孙赫晨
排版：孙赫晨
