耕地转为湿地通过调控土壤颗粒态和微生物残体碳影响土壤有机碳

湿地恢复是提升土壤碳汇的重要途径，但微生物残体碳（MNC）在耕地-湿地转化中对土壤有机碳（SOC）及其组分（POC/MAOC）的调控机制尚不明确。本研究通过对比白洋淀20个样点的耕地、恢复湿地和自然湿地数据，发现SOC和颗粒态有机碳（POC）随转化过程降低，而矿物结合态有机碳（MAOC）占比上升；MNC贡献率在表层土稳定（16.0%-19.6%），但对POC和MAOC的贡献呈现深度依赖性。该研究为评估湿地恢复的碳汇效益提供了微生物驱动新视角。

　　

在全球气候变化背景下，土壤作为最大的陆地碳库，其有机碳（SOC）的稳定储存对减缓温室效应至关重要。自然湿地虽仅占陆地面积的5%-8%，却储存了全球20%-30%的SOC，但过去几十年的大规模开垦导致湿地碳库严重流失。尽管将耕地恢复为湿地被认为是有效的碳汇策略，但SOC中微生物残体碳（MNC）的动态变化及其对碳组分（颗粒态有机碳POC和矿物结合态有机碳MAOC）的贡献机制仍存在认知空白。

为解答这一科学问题，来自中国的研究团队以华北平原最大湖群白洋淀为研究对象，系统采集了20个样点的耕地、恢复湿地和自然湿地的表层土（0-20 cm）和深层土（40-60 cm）样本。通过对比分析SOC组分变化和微生物驱动机制，发现了一个反常识现象：耕地转为湿地后，表层土的SOC和POC含量不升反降，逐渐接近自然湿地水平；而MAOC占比则显著提升。更关键的是，虽然MNC含量随SOC同步下降，但其对SOC的贡献率在表层土保持稳定（16.0%-19.6%），且对POC和MAOC的贡献呈现深度分化——在深层土中，MNC对MAOC的贡献随湿地转化逐渐增加。

研究采用的技术方法包括：分层土壤采样（明确区分0-20 cm和40-60 cm）、氨基糖生物标志物分析（量化MNC）、物理-化学联合分馏法（区分POC和MAOC），以及结构方程模型（解析驱动因子）。

主要研究结果

1. SOC组分变化特征：耕地表层土的SOC和POC含量显著高于湿地，恢复湿地处于中间状态；而MAOC占比在湿地中最高，尤其在深层土中差异显著。
2. 微生物残体碳调控：MNC含量与SOC呈正相关，但其对POC的贡献随湿地转化降低，对MAOC的贡献在深层土中增加。
3. 深度依赖机制：表层土的SOC变化受土壤性质-微生物-残体碳的间接调控，而深层土则直接受土壤性质影响。

结论与意义
该研究首次揭示了耕地-湿地转化中MNC对碳组分的差异化调控：湿地恢复主要通过减少不稳定的POC而非增加MAOC来实现碳库"自然化"，且微生物残体在深层土的矿物保护作用增强。这一发现挑战了"湿地恢复必然增加碳储量"的传统认知，强调应关注碳组分的稳定性而非单纯数量。研究为精准评估湿地碳汇功能提供了理论依据，对《Journal of Environmental Management》关注的可持续环境管理实践具有重要指导价值，尤其建议在湿地恢复中重视深层土的矿物碳封存潜力。