南海海草床碳储能力及变化机制获新认知

近日，中国科学院南海海洋研究所黄小平研究团队在南海海草床的碳储能力及变化机制的研究获得新认知。相关成果“Improving carbon budgets by accounting for inorganic carbon in seagrass ecosystems”发表在生态学领域顶级期刊Global Change Biology上（博士生任玉正为第一作者，副研究员刘松林和研究员黄小平为共同通讯作者），以及“Nutrient loading accelerates breakdown of refractory dissolved organic carbon in seagrass ecosystem waters”发表在环境科学领域顶级期刊Water Research上（副研究员张霞和副研究员刘松林为论文共同第一作者，研究员黄小平为通讯作者）。

海草床是重要的蓝碳生态系统，尽管其分布面积小于海洋面积的0.2%，但其对海洋有机碳埋藏的贡献却超过10%，对调节全球气候变化具有重要作用。海草床有机碳是贡献碳储的关键，但海草床无机碳的原位生产会导致CO2的释放从而抵消其有机碳存储，但目前关于海草床无机碳的生产会抵消多少有机碳存储，在国际上仍有巨大争议。同时，海草床有机碳中的惰性组分是其有机碳存储稳定性的重要表征，但会受到营养负荷等人类活动的影响，营养负荷对海草床有机碳稳定性的影响机制，仍缺乏深入认知。因此，厘清海草床无机碳对有机碳存储的影响，并揭示有机碳存储稳定性对营养负荷的响应，可为准确评估海草床碳储能力，以及海草床有机碳的长期储存的变化机理提供科学依据。

以我国南海近岸海草床为研究对象，通过大范围调查研究，南海近岸海草床沉积物无机碳储量为1.53~203.17 Mg C ha-1，其储量主要受到海草生物量和底质类型的调控。利用无机碳的碳-氧同位素技术探究其无机碳的来源，研究发现受陆地径流影响的海草床其无机碳几乎全部来自于陆源输入，而主要受海水控制的大部分海草床多来源于邻近珊瑚礁生态系统的输入。利用贝叶斯模型计算其外源输入贡献，发现约70~100%的海草床沉积物无机碳通过陆源或临近的珊瑚礁生态系统输入（图1）。这表明海草床仅有较少部分沉积物无机碳在原位生产，对有机碳存储能力的影响有限，该成果为准确评估全球海草床碳储能力提供了重要的技术方法。

利用近1年的连续室内模拟实验，探究营养负荷对南海海草床溶解有机碳存储能力的影响。研究发现，营养负荷通过促进细菌中海洋球菌属（Oceanococcus）和磁螺旋菌属（Magnetospira），以及真菌的金黄担子菌属（Aureobasidium）和外瓶霉属（Exophiala）的等K-选择微生物的丰度，促进了海水中芳香类腐殖质的转化，使南海海草床水体中惰性溶解有机碳含量下降了15~27%（图2）。通过估算，营养负荷可导致南海海草床溶解有机碳的储量下降了16~51 Mg yr-1。该研究表明营养负荷会显著降低海草床溶解有机碳存储的稳定性，这对海草床溶解有机碳存储稳定性的变化机制形成了新的认知，并为海草床保护与管理提供了重要的科学依据。

该研究主要得到了国家重点研发计划项目（2022YFF0802201）、国家自然科学基金项目（U1901221）、广东省科技计划项目（2024B1212050003）、中国科学院青年创新促进会项目（2023359），以及海南省科技专项资助（ZDYF2023SHFZ172）等的资助。

图1 南海海草床无机碳的来源贡献概念图

图2 营养负荷对海草床有机碳组分影响的概念图

相关论文信息：Yuzheng Ren,Songlin Liu*,Jiening Liang,Anirban Akhand,Hongxue Luo,Zhijian Jiang,Yunchao Wu,Xiaoping Huang*,Peter I. Macreadie. Improving carbon budgets by accounting for inorganic carbon in seagrass ecosystems. Global Change Biology,2025,31: e70060.

Xia Zhang+,Songlin Liu+,Yunchao Wu,Hongxue Luo,Yuzheng Ren,Jiening Liang,Xiaoping Huang*,Peter I. Macreadie. Nutrient loading accelerates breakdown of refractory dissolved organic carbon in seagrass ecosystem waters. Water Research,2025,273,123017.

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.70060

          https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135424019171