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【编辑推荐】为揭示牡蛎养殖与有机碳（OC）埋藏关联，研究人员以桑沟湾典型牡蛎养殖场为对象，通过估算 OC 生物沉积通量、埋藏通量及微生物残体碳，发现养殖集约化提升 OC 埋藏通量但降低埋藏效率，微生物残体贡献显著，为碳汇评估提供新视角。
海洋是地球最大的碳库，沿海生态系统的碳埋藏过程对全球碳循环至关重要。然而，作为重要的滤食性贝类，牡蛎养殖如何通过生物沉积作用影响海底有机碳（OC）的埋藏效率与微生物活动，长期以来未得到充分关注。传统研究多聚焦于贝类自身的碳呼吸、钙化及组织储存，却忽视了其作为 “生态工程师” 对沉积物碳埋藏的系统性影响。随着全球贝类养殖规模的扩大（2020 年产量达 2000 万吨），厘清养殖活动与碳埋藏的关系，对评估沿海生态系统碳汇功能及应对气候变化具有迫切的现实意义。
为此，中国水产科学研究院黄海水产研究所联合中国海洋大学等机构的研究人员，以具有半个世纪养殖历史的桑沟湾牡蛎养殖场为研究对象，通过多学科交叉方法，系统解析了养殖变迁过程中 OC 埋藏特征及其与微生物活动的关联。该研究成果发表于《ICES Journal of Marine Science》，为理解双壳类养殖的碳汇潜力提供了新的科学依据。
研究主要采用以下技术方法：
- 动态能量预算（DEB）模型：结合温度、叶绿素 - a 浓度等环境数据，模拟牡蛎个体生物沉积速率，估算历史生物沉积通量。
- 沉积物岩芯分析：通过重力采样获取 3 个站位的沉积物岩芯，利用210Pb 放射性测年确定沉积年代，分析 OC 含量、密度及微生物残体碳（通过氨基糖 GlcN 和 MurA 定量）。
- 统计模型：构建广义线性混合模型（GLMM），识别影响 OC 埋藏效率的关键因素。
研究结果
1. 牡蛎生物沉积通量的历史演变
模拟结果显示，牡蛎生物沉积速率呈季节性波动，与养殖周期密切相关（6-9 月和次年 3-6 月较高）。1980-2023 年间，OC 生物沉积通量在 2000 年前后达到峰值（约 600 g?m-2·yr-1），随后因养殖面积扩张导致单位面积通量回落。模型预测与室内 mesocosm 实验数据吻合，验证了方法的可靠性。
2. 沉积物 OC 埋藏特征
岩芯分析表明，1980 年集约化养殖启动后，OC 含量（0.35%-0.47%）和密度（3.05-5.47 mg?cm-3）显著增加，平均埋藏通量达 91.60±10.98 g?m-2·yr-1，约为无养殖海湾的 13 倍。但埋藏效率（OC 埋藏通量 / 生物沉积通量）呈下降趋势，最低至 9.0%（2001 年），显示高生物沉积可能加剧 OC 降解。
3. 微生物残体碳的作用
微生物残体碳平均占 OC 的 30.51±8.56%，在 2000-2010 年达峰值（42.10%）。细菌残体碳与生物沉积通量呈正相关，而真菌 / 细菌比值在高沉积期降低，表明富氮的生物沉积物促进细菌活动。微生物残体通过与矿物结合，增强 OC 长期稳定性，但其降解作用也导致埋藏效率下降。
4. 关键影响因素
GLMM 模型显示，埋藏效率与生物沉积通量呈显著负相关（P<0.01），温度和牡蛎产量也表现出负向影响。这表明过度养殖导致的高生物沉积通量会刺激微生物降解，打破碳埋藏与降解的平衡。
结论与讨论
本研究揭示了牡蛎养殖对 OC 埋藏的双重作用：一方面通过生物沉积显著提升碳埋藏通量，另一方面高沉积负荷激发微生物活性，降低埋藏效率。微生物残体碳的积累表明，尽管短期降解增强，但长期可能通过形成稳定碳库促进碳固存。研究结果挑战了 “高生物沉积必然对应高碳汇” 的传统认知，强调养殖密度与碳埋藏的动态平衡。
该研究的科学意义在于：①首次系统量化了牡蛎养殖周期中 OC 埋藏效率的演变规律；②阐明了微生物在碳埋藏中的 “双刃剑” 作用；③为评估贝类养殖的生态系统服务（如碳汇功能）提供了新框架。未来需进一步结合多营养层级养殖模式，优化养殖密度，以最大化碳埋藏效益并维持生态系统健康。研究成果为沿海蓝碳管理及应对气候变化策略提供了重要的理论支撑。
