文章荐读
滨海湿地在减缓气候变化方面的作用日益得到认可，特别是通过土壤有机碳(SOC)的固存。但不同河口红树林湿地有机碳来源的差异，以及这些碳源如何与环境因子相互作用尚未完全被阐明。中国科学院华南植物园王法明研究员团队在Catena期刊发表了一篇文章“Fate of soil organic carbon in estuarine mangroves: Evidences from stable isotopes and lignin biomarkers”，该研究采用生源要素分析（C、N、木质素酚）和稳定同位素（δ13C、δ15N）探讨了沿潮间带分布的四种红树林群落土壤有机碳的分布、来源与分解，增强了对滨海湿地中有机碳来源和分解的理解，并为“蓝碳”管理提供了信息，强调了陆地-河口连续体的重要性。
文章简介
红树林湿地内有机碳的原生来源主要包括红树林的生物量和红树林凋落物的原位积累，外来来源包括潮汐带来的海藻和河流中陆地来源的颗粒有机碳。了解红树林湿地有机碳的来源的相对贡献对于阐明碳储存机制和评估红树林生态系统固碳潜力至关重要。然而，关于不同有机碳来源对河口生态系统土壤碳储量的贡献的研究仍然有限，特别是在热带和亚热带地区。土壤C/N、δ13C、δ15N以及木质素单体比值可作为评估土壤有机物来源的“环境指纹”。此外，C/N也可用作有机质分解程度的指标，反映有机碳稳定性和分解速率的差异。有机碳含量的对数值与δ13C值之间的斜率也可以作为有机碳周转速率（β）的参考，β值越小，意味着周转速率越快。有机碳的分解还可以加速氮的转化，从而导致δ15N的变化。木质素由三种主要单体类型组成:香草基(V)、丁香基(S)和肉桂基(C)。木质素的浓度和这些不同单体的比例可以指示土壤中有机碳的来源和木质素的降解程度。目前，越来越多的研究将上述地球化学标志有效地结合起来，对有机碳的分布、来源和分解进行评价。该研究以珠江三角洲河口附近淇澳红树林保护区为研究对象，基于C/N、δ13C、δ15N以及木质素单体等手段，根据陆地-河口连续体中土壤有机物的形成和积聚机制，评估了河口梯度上植被类型对有机碳储量分布、有机碳来源与稳定性变化的影响。主要研究结果表明，从上游秋茄群落到下游潮滩，土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量减少。稳定同位素混合模型显示，红树林对表层土壤(0-40 cm)的有机碳贡献正在减少，估计在秋茄群落中为62%，在中部地区为45%，在潮滩中为24%。土壤剖面显示微生物分解是主要的同位素分异机制，木质素分析表明木本被子植物是主要的SOC来源。
图1 中国淇澳红树林自然保护区及采样群落。CD, 冠层密度；Sal, 盐度；EL, 高程；Temp, 土壤温度；SA, 无瓣海桑；KO, 秋茄。
研究结果
图2 四种植被类型中土壤有机碳(SOC)含量(a)、全氮(TN)含量(b)、SOC储量(c)、TN储量(d)、TN与SOC含量的关系(e)和C:N(f)的深度分布。数据以平均值±标准误(Standard error, SE)表示。TF, 潮滩；SA, 无瓣海桑；KO, 秋茄.
图3 四种植被类型中δ13C-SOC(a)和δ15N(b)的深度分布、土壤剖面δ13C与δ15N的关系(c)和微生物熵(d)的深度分布。数据以平均值±标准误(Standard error, SE)表示。TF, 潮滩；SA, 无瓣海桑；KO, 秋茄。
图4 四种植被类型土壤剖面的β值(a)和使用PLFA丰度的NMDS图(b)。四种植被类型的微生物群落组成为革兰氏阳性与革兰氏阴性(G+/G-)和真菌与细菌的比值(c).
图5 四种植被类型中碳源的相对贡献(%)。TF, 潮滩；SA, 无瓣海桑；KO, 秋茄。红树林的相对贡献是由红树林叶和根的综合贡献决定的。
图6 四种植被类型土壤木质素含量的垂直分布。数据以平均值±标准误(Standard error, SE)表示。TF, 潮滩；SA, 无瓣海桑；KO, 秋茄。
图7 土壤有机碳和全氮及其同位素与不同因子的关系。Acti, 放线菌；(Ad/Al)v, V类单体的酸类与醛类的比值；(Ad/Al)s, S类单体的酸类与醛类的比值；C/V, C类单体总量与V类单体总量的比值；∧8, 木质素酚的OC标准化浓度；SWC, 土壤含水量；BD, 容重；C/N, 碳氮比；DOC, 溶解有机碳；MBC, 微生物生物量碳；PLFA, 磷脂脂肪酸；F/B, 真菌与细菌生物量比；AGB, 地上生物量；BGB, 地下生物量。
图8 δ13C与C/N(a)、δ15N (b)的关系，S/V和C/V的散点图(c)，以及具有植物源边界的S/V和C/V的散点图(d)。TF, 潮滩；SA, 无瓣海桑；KO, 秋茄。
研究结论
总体而言，本研究证明了红树林来源的有机物在河口环境蓝碳固存中的重要作用。虽然红树林是这些生态系统中有机碳的主要来源，但其贡献随着离海岸线距离的增加而减少，而陆源和海源的影响增加。具体来说，红树林来源的有机碳在向陆的秋茄群落中占表层有机碳的60-70%，在中心区域占45-55%，在潮滩附近仅占10-20%。这些结果为红树林、陆地和海洋资源之间的动态相互作用在形成沿海湿地碳汇方面提供了有价值的见解。它们强调需要一种保护红树林植被的综合管理方法，并考虑到陆地和海洋影响的影响，以维持这些生态系统作为有效的碳汇。
文章来源
Qin, G., Lu, Z., Gan, S., Zhang, L., Zhang, J., Zhou, J., Ding, R., Huang, X., Chen, H., He, H. et al., 2024. Fate of soil organic carbon in estuarine mangroves: Evidences from stable isotopes and lignin biomarkers. CATENA, 246: 108401. DOI:https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108401.
编辑：刘婷
