海岸带湿地土壤中植物源与微生物残体碳对盐度梯度的响应机制及其碳汇意义

本研究针对海岸带湿地土壤有机碳(SOC)来源分配机制不清的科学问题，通过黄河三角洲四种典型植被带（芦苇草甸、潮滩芦苇、柽柳、碱蓬）的系统研究，首次采用木质素酚类化合物和氨基糖分别标记植物源碳(C)与微生物残体碳，揭示盐度降低(1.62→3.97)显著促进植物源碳积累（C:V比值0.43→0.12），证实低盐环境通过提升颗粒有机碳(POC)存储增强表层土壤碳汇功能，为滨海盐渍土固碳机制提供重要理论依据。

　　

在全球气候变化背景下，海岸带湿地作为关键的"蓝色碳汇"正面临严峻挑战。随着气候变暖与堤坝建设加剧土壤盐渍化，盐分胁迫如何影响湿地土壤碳循环成为亟待破解的科学难题。尽管前人认识到植物群落和水体盐度是驱动海岸带湿地土壤有机碳(SOC)存储的关键因素，但植物源碳与微生物残体碳在盐渍条件下对SOC不同组分（颗粒有机碳POC和矿物结合有机碳MAOC）的贡献机制仍属空白。黄河三角洲作为新生湿地，其受河流径流与人类活动影响的独特盐度梯度，为破解这一难题提供了天然实验室。

来自山东师范大学的研究团队选择黄河三角洲国家级自然保护区四种典型植被带（芦苇草甸、潮滩芦苇、柽柳、碱蓬）沿盐度梯度展开研究。通过木质素酚类（植物源碳标志物）和氨基糖（微生物残体碳标志物）的生物标记技术，结合土壤理化性质分析，首次系统阐明了盐度梯度下碳源分配规律。研究发现：当盐度从1.62降至3.97时，植物源碳与微生物源碳比值显著上升，其中芦苇草甸与碱蓬群落的肉桂醛/香草醛(C:V)比值分别为0.43和0.12，香草醛的酸/醛(Ac:Alv)比值分别为0.41和1.13，证实低盐土壤中植物源碳的微生物转化更弱。这意味着盐度降低通过双重途径调控碳循环——既促进植物生物量输入，又抑制微生物分解过程。

关键技术包括：1）沿盐度梯度设置四种植被类型样地；2）木质素酚类与氨基糖作为生物标志物分析；3）土壤POC和MAOC组分分离技术；4）土壤电导率(EC)、交换性钠百分比(ESP)等盐度指标测定。

【研究区概况】
采样区位于渤海湾与莱州湾交界的黄河三角洲（118°33′E-119°20′E，37°35′N-38°12′N），土壤类型包括黄河冲积物形成的潮土和海水入侵形成的盐渍土。

【盐度梯度对土壤理化性质的影响】
随着样地距海岸线距离缩短，土壤pH(7.75-8.78)、电导率(EC)、交换性钠(ENa)和ESP(2.08%-27.7%)显著上升（P<0.001），其中ESP波动幅度最大，证实盐度梯度成功构建。

【盐度对土壤碳库的影响】
芦苇草甸因靠近河沟具有最高土壤无机碳(SIC)密度，这与河流沉积物携带的碳酸钙(CaCO₃)输入有关。盐度降低使植物源碳成为SOC主要贡献者，POC和MAOC存储分别与植物源和微生物源碳积累密切关联。

【结论与意义】
该研究突破性地发现：1）盐度降低通过优先促进植物源碳积累提升表土碳存储，使植物源碳成为SOC主导来源；2）POC和MAOC存储分别与植物源和微生物源碳积累呈特异性关联；3）黄河三角洲新生湿地的独特盐度响应模式为全球变化背景下滨海湿地碳汇功能预测提供新视角。这些发现发表于《CATENA》，不仅修正了传统研究中低估植物源碳贡献的认知偏差，更为滨海盐渍土固碳措施（如生态补水调控盐度）提供了精准调控靶点。

研究同时指出，盐度类型（Na⁺ > Ca²⁺）与阈值（ECe > 8 dS/m）对微生物代谢效率的调控、盐生植被对碳输入质量的改造等深层机制仍需进一步探索。由Xinkun Zhao领衔的团队特别致谢中国国家自然科学基金（42077051等）和山东省泰山学者计划的支持，相关数据通过chiplot.online平台共享。这项研究为应对全球气候变化背景下海岸带湿地碳汇功能退化提供了重要的理论支撑和实践指导。