近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)黃小平團(tuán)隊(duì)在熱帶海草床的碳匯過程與機(jī)制研究獲得新認(rèn)知。相關(guān)成果“Nitrogen enrichment decreases seagrass contributions to refractory organic matter pools”發(fā)表在Limnology & Oceanography上（博士生羅紅雪為第一作者，研究員黃小平和副研究員劉松林為共同通訊作者），以及“Temporal and spatial variations of air-sea CO2 fluxes and their key influence factors in seagrass meadows of Hainan Island, South China Sea”和“Changes in surface sediment carbon compositions in response to tropical seagrass meadow restoration”發(fā)表在Science of the Total Environment上（副研究員劉松林為論文第一作者，研究員黃小平為通訊作者）。
海草床是重要的藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)，盡管其分布面積小于海洋面積的0.2%，但其對海洋有機(jī)碳埋藏的貢獻(xiàn)卻超過10%，具有巨大的碳匯潛力，對調(diào)節(jié)全球氣候變化具有重要作用。海草床存儲的碳主要分為內(nèi)源碳和外源碳，且受到富營養(yǎng)化等人類活動(dòng)的影響，但目前對于海草床的碳匯過程與機(jī)制，仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)知。因此，研究人類活動(dòng)影響背景下，熱帶海草床的海-氣碳交換過程，富營養(yǎng)化對海草床碳存儲穩(wěn)定的影響機(jī)制，以及海草床碳增匯過程與機(jī)理，有助于深入認(rèn)知海草床的碳匯過程與機(jī)制，可為海草床碳的長期儲存及增匯途徑提供科學(xué)依據(jù)。
以熱帶海草床為研究對象，利用CO2分壓差法對其海-氣CO2通量進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)夏季為大氣CO2的源，其他季節(jié)熱帶海草床均呈現(xiàn)CO2凈吸收。除溫度、風(fēng)速的影響，人類活動(dòng)引起的富營養(yǎng)化導(dǎo)致海草生物量的降低，顯著降低了海草床對大氣CO2的吸收能力（圖1）。該研究闡釋了熱帶海草床是大氣CO2的重要的匯，海草生物量是控制其海-氣CO2通量的關(guān)鍵。
以典型熱帶海草泰來草（Thalassia hemprichii）為研究對象，探索其植株有機(jī)碳組分對富營養(yǎng)化的響應(yīng)規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，富營養(yǎng)化通過影響海草植株的碳分配過程，降低海草植株中活性有機(jī)碳，以及纖維素與木質(zhì)素等惰性有機(jī)碳的含量。葉片氮含量（富營養(yǎng)化的指示）為2.2%時(shí)，海草植株惰性有機(jī)碳含量達(dá)到峰值，并隨著氮含量的上升迅速下降（圖2）。通過估算，富營養(yǎng)化可導(dǎo)致熱帶海草植株惰性有機(jī)質(zhì)的含量下降309-645 kg/ha。該研究首次揭示了富營養(yǎng)化會降低海草植株的惰性碳含量，從而減少其植株對海草床長期碳存儲的貢獻(xiàn)。
利用典型的熱帶海草泰來草和海菖蒲（Enhalus acoroides）探索海草床沉積物的碳增匯過程。研究發(fā)現(xiàn)，短期的海草移植修復(fù)（2年），通過減緩水流及提供藻類棲息環(huán)境，增加了懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)、附生藻類和大型藻類向沉積物的輸入，快速提高表層沉積物有機(jī)碳含量。由于海菖蒲比泰來草具有更高和更復(fù)雜的冠層結(jié)構(gòu)，海菖蒲移植區(qū)域所提升的碳儲量顯著高于泰來草移植區(qū)域（圖3）。該研究對海草床沉積物碳儲量的提升機(jī)制形成了新的認(rèn)知，并為未來開展大規(guī)模熱帶海草床的碳增匯提供了重要的科技支撐。
該研究主要得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（U1901221）和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項(xiàng)目（2023359）等的資助。
圖1 熱帶海草床對大氣CO2的吸收能力的概念圖
圖2 富營養(yǎng)化對海草植株有機(jī)碳組分影響的概念圖
圖3 熱帶海草移植對于碳匯能力提升的影響過程概念圖
相關(guān)論文信息：
Hongxue Luo, Songlin Liu*, Stacey M. Trevathan-Tackett, Yuzheng Ren, Jiening Liang, Jinlong Li, Zhijian Jiang, Yunchao Wu, Xiaoping Huang*. Nitrogen enrichment decreases seagrass contributions to refractory organic matter pools. Limnology and Oceanography, 2024. 9999, 1-13.
https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lno.12490
Songlin Liu, Jiening Liang, Zhijian Jiang, Jinlong Li, Yunchao Wu, Yang Fang, Yuzheng Ren, Xia Zhang, Xiaoping Huang*, Peter I. Macreadie. Temporal and spatial variations of air-sea CO2 fluxes and their key influence factors in seagrass meadows of Hainan Island, South China Sea. Science of the Total Environment, 2024, 910, 168684.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723073126?via%3Dihub
Songlin Liu+, Yuzheng Ren+, Zhijian Jiang, Hongxue Luo, Xia Zhang, Yunchao Wu, Jiening Liang, Xiaoping Huang*, Peter I. Macreadie. Changes in surface sediment carbon compositions in response to tropical seagrass meadow restoration. Science of the Total Environment, 2023, 903, 166565.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723051902?via%3Dihub
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