废弃地中海盐田中有机碳和无机碳储量及其再动员驱动因素

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Organic and inorganic carbon stocks and the drivers of their remobilisation in an abandoned Mediterranean saltpan

　　

• 废弃盐田的沉积物储存了大量碳储量 • 无机碳在盐田碳动力学中起着关键作用 • 沉积物CO?排放由有机碳、温度和水分驱动 • 水文修复可能增强盐田的碳汇能力

**引言**

沿海湿地是长期碳储存最高效的自然生态系统之一，在气候调节中发挥着至关重要的作用（Duarte等，2005）。这些生态系统中最重要的碳库储存在沉积物区室中，其碳循环速率较低，停留时间可达千年时间尺度（Keller和Handler，2024）。然而，沉积物碳储量的稳定性对环境条件和水文制度的变化非常敏感（Xia等，2022）。

在沉积物库中，碳储量由两个主要组成部分构成：有机碳（OC）和无机碳（IC）。有机碳组分反应性更强，是微生物驱动的代谢过程的底物（Khatoon等，2017）。相比之下，IC被认为相对稳定，估计平均停留时间约为7.8×10?年（Schlesinger，1984；L. Wu等，2025a），尽管其持久性依赖于化学条件和水文状况（Zeebe和Wolf-Gladrow，2001）。

大多数研究侧重于沉积物OC储量及其在生态系统碳循环中的作用；然而，很少有研究评估IC组分，后者在沿海生态系统的生物地球化学评估中仍未得到充分表征（如Leiva-Due?as等，2024；Machado-Rodrigues，2022；Phang等，2015；Strakhov等，2025）。尽管如此，盐沼湿地的沉积物碳储量通常以无机碳组分为主（Thomas等，2014）。

盐田的碳动力学可能对人为干扰敏感。历史上，将天然湿地转变为盐田一直被视为一种重大破坏（Shen等，2025；Yu等，2012）。尽管它们是人工形成的，但海洋盐田提供了广泛的人类自然贡献（NCPs），包括栖息地维护、防洪和社会文化效益（Díaz等，2018）。

然而，其碳储存能力仍然知之甚少，现有文献在盐田是否在沉积物中储存碳（Alexandre等，2026；Yu等，2012）或不储存碳（Shen等，2025）方面存在矛盾的结果。

在考虑盐田中碳的来源时，必须考虑这些系统的设计。盐田是蒸发型系统，由相互连通的浅池和渠道组成，接受海水输入，但缺乏潮沼中典型的水和养分的连续交换（Alexandre等，2026；Javor，2002；Vieira和Bio，2014）。这种隔离表明碳库可能主要依赖于自生输入。一般而言，这些系统缺乏植被；因此，初级生产主要由水层和沉积物中的蓝藻和嗜盐藻类驱动，类似于在天然高盐湿地中观察到的情况（Elsayed等，2025；Oren，2009）。沉积物中的高盐和厌氧条件被认为限制了初级生产来源生物量的再矿化作用（Abdul-Rahman等，2021；Tiedje等，1984）。因此，这些生态系统可能具有作为碳库的潜力。

然而，要评估盐田在全球碳循环中的作用，必须考虑全球盐田废弃的趋势。自20世纪中叶冷藏技术发展以来，盐业生产一直是低利润行业，导致盐田停产（Huang等，2025；Pérez-Hurtado，2004；Rivero等，2015；Rodrigues等，2011）；据估计，90%的地中海盐田已被废弃（RESALAR，2024）。闲置盐田往往在水文管理中断时趋于干燥（Adams等，2021；Wasserman等，2022），限制了初级生产者的发展。此外，厌氧沉积物暴露于空气中，可重新激活好氧代谢途径，有效地将OC矿化为CO?（Keller和Handler，2024；Marcé等，2019）。尽管如此，近期一项研究表明，在高盐沉积物中，好氧代谢可能受盐度限制，OC矿化速率在厌氧条件下可能高于好氧条件（Zhang等，2025）。一种可能的机制涉及异化硫酸盐还原（J?rgensen等，2019；Naik等，2017；Oren等，2009）。此外，金属还原代谢释放与金属氧化物相关且易于分解的OC，增加了沉积物的CO?排放（Buettner等，2014；Thompson等，2006）。因此，需要进一步研究以更好地了解控制这些生态系统碳动力学的潜在过程。

OC周转的幅度取决于环境因素，就一般而言的湿地来说，传统上是水分和温度（Ma等，2023；Warren-Jiménez等，2026；G. Wu等，2025）。OC分解速率通常在中等沉积物水分水平时达到峰值，并随温度升高而增加（Craine和Gelderman，2011；Wei等，2014）。然而，很少有研究检查控制盐田中碳再释放的因素（如Balji等，2023；Huang等，2025）。此外，据我们所知，尚无研究专门评估废弃盐田沉积物的正向暗CO?通量及其CO?再释放的驱动因素。这在盐田废弃的背景下及其修复机会的探索中尤为值得关注。

在本研究中，我们通过评估OC和IC储量及其垂直分布、量化暗CO?通量并识别其主要环境驱动因素，旨在评估废弃盐田沉积物中储存的碳。

**研究区域**

Marchamalo盐田位于西班牙东南部穆尔西亚地区（37.63°N；0.71°W）（图1），属于地中海半干旱气候。由于其有价值的自然、历史和文化资源，该遗址被列入自然2000网络的"大内海开放空间与岛屿"自然保护区。它也被视为拉姆萨尔湿地（Martínez-Sánchez和Martínez-Fernández，2022）。

20世纪90年代中期，由于…（原文截断）

**环境表征**

沉积物特征表现出较大变异性，表明环境异质性（表1）。最高温度（36.70°C）记录于2023年4月采样期间，最低温度（15.20°C）出现在2024年2月。表层沉积物主要为碱性（71.4%的样品）；但同时也记录了酸性pH值（28.6%的样品）。关于盐度，这些沉积物可归类为中盐至高盐环境（21.90–302.00 g L?1）。

**讨论**

估计的Marchamalo盐田沉积物OC和IC储量高于或可比于天然盐沼湿地，表明盐田具有储存碳的潜力。观察到的沉积物OC储量几乎是全球潮汐沼泽顶部30厘米沉积物OC储量的三倍（Maxwell等，2024）。同时，IC储量是例如泥滩、红树林或潮汐沼泽顶部30厘米沉积物IC储量的4到7倍（Hong等）。

**意义**

在沿海湿地中，储存在植物生物量和沉积物中的碳被称为蓝碳（McLeod等，2011）。蓝碳生态系统的碳封存速率可能是热带森林等其他生态系统的一个数量级更高（McLeod等，2011）。这突出了沿海湿地作为碳汇的重要性及其在全球碳循环和气候变化缓解中的作用。盐田不被视为蓝碳生态系统，但其OC储量…（原文截断）

**结论**

本研究的碳储量结果表明盐田具有很高的碳积累能力，尤其是IC，尽管其稳定性可能取决于环境条件。尽管如此，在废弃盐田沉积物-空气界面测得的CO?排放量高于天然盐沼湿地的平均CO?排放速率。正向暗CO?通量的主要环境驱动因素是高温度、高有机碳含量和高水分水平。

**作者贡献声明**

Teresa Gil-Gil：撰写—审阅与编辑，项目管理，资金获取，概念化。Guillermo Ledesma-Hernández：撰写—审阅与编辑，方法学，调查研究。Enrique Moreno-Ostos：撰写—审阅与编辑，验证，监督，项目管理，方法学，调查研究，资金获取，概念化。Paula Warren-Jiménez：撰写—初稿，软件，项目管理，方法学，调查研究，形式分析，数据…（原文截断）

**未引用的参考文献**

Zamanian等，2016。

**利益冲突声明**

作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能对本研究报告的工作产生不当影响。

**数据可用性**

本研究使用的数据集可在Mendeley Data上获取（http://dx.doi.org/10.17632/vwr9cch93r.1）

**生成式AI及AI辅助技术在手稿准备过程中的使用声明**

在本作品准备过程中，作者使用了Grammarly AI来改善语言可读性，并使用ChatGPT AI将一张原始照片转化为图形摘要的插图背景。在使用该工具/服务后，作者根据需要审阅和编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。

**资金**

本工作由世界自然基金会（WWF）资助，得到西班牙生态转型和人口挑战部生物多样性基金会的支持，在恢复、转型和韧性计划（PRTR）框架内，由欧盟-下一代欧盟资助[资助编号806/44.6611]，以及通过DryingLake项目（PID2024-161534NB-C32）由西班牙科学、创新和大学部资助。

**SRG利益冲突声明**

作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能对本研究报告的工作产生不当影响。

**致谢**

我们感谢ANSE在采样活动期间的 logistical 支持，感谢学生Lydia Mancebo Romero在野外活动和实验室处理期间的辛勤工作，以及感谢生物信息学家Daniel Pons Gallardo在数据整理和软件方面的帮助。特别感谢阿尔加维大学的Rui Santos博士对其关键性审阅和建议，这些增强了本手稿的质量。

Paula Warren-Jiménez | Sofía Rodríguez-Gómez | Miriam Ruiz-Nieto | Guillermo Ledesma-Hernández | Teresa Gil-Gil | Enrique Moreno-Ostos