地貌学介导生物量分配对盐沼恢复力与碳汇功能的影响机制研究

本研究通过土壤柱模型实验，揭示了地貌过程在植物生物量分配（根冠比RSR）与盐沼生态系统功能关系中的调控作用。结果表明，生态地貌反馈虽减弱了RSR变化对盐沼持久性的影响，但显著调节了碳积累（CAR）响应，且在高低沉积环境中呈现收敛效应，为性状-生态系统响应（trait-ecosystem response）的尺度推演提供了关键机制见解。

　　

Highlight

生态地貌反馈减弱了盐沼对生物量分配变化的响应强度，但碳积累（CAR）在十年尺度上仍呈现显著变化。相比之下，盐沼持久性对生物量分配的响应较弱。沉积物供给在短期内调节碳积累对根冠比（RSR）的敏感性，但长期影响较小。在十年尺度上，高沉积和低沉积沼泽对根冠比加倍均表现出相似的碳积累增长（约20%）。这些结果表明，地貌过程主导了植物性状变化的生态系统后果，产生既减弱又跨沉积环境收敛的响应模式。

Methods

我们的实验采用边界分析法。通过使用静态性状的点模型（point models），我们旨在深入理解：1）性状变化与生态地貌反馈间的复杂相互作用；2）未来动态性状模型的潜在行为。点模型通过消除空间异质性（如沉积物供给和植被动态）带来的复杂性，能够分离驱动生态地貌反馈的关键过程，符合我们构建机制性认知的目标。

Results and discussion

在低于淹溺阈值的恒定海平面上升（SLR）条件下，我们的首轮实验揭示了生态地貌反馈产生的平衡动态如何调控盐沼生态系统对性状变化的响应。在两种沉积负荷下，根冠比（RSR）加倍均立即提高了堆积速率和碳积累（CAR），但降低了无机沉积物沉积。随后，堆积速率逐渐降低，通过水深调整重新与SLR达到平衡，这一过程也减弱了CAR的响应幅度。在新的稳态下，碳积累显著增加（低沉积环境+19%，高沉积环境+22%），而无机沉积占比下降。这些结果表明，生态地貌反馈虽减弱了初始响应，但碳积累的长期变化依然显著。

Conclusion

由于生态系统尺度反馈的复杂性，将性状变化推演至生态系统响应仍是生态学领域的核心挑战（Chacón-Labella et al. 2023）。作为全球最强的碳汇之一，盐沼中根分配的预期调整很可能影响碳封存能力（McLeod et al. 2011, Noyce et al. 2019, Vahsen et al. 2023a）。然而，受性状变化与生态地貌过程间复杂相互作用的制约，这一生态系统响应的强度仍不明确。