中国沿海湿地水产养殖池塘修复后微生物群落演替伴随差异化的土壤碳恢复

《Environmental Research》：Microbial community shifts accompany divergent soil carbon recovery after aquaculture-pond restoration across China’s coastal wetlands

　　

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  池塘至湿地修复产生两种碳轨迹：活性碳富集或操作性非活性碳积累。
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  细菌群落结构主要受地理因素影响，修复后存在区域特异性变化。
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  溶解性有机碳解释了优势属变异的 46.25%，与硫化单胞菌属和操作性非活性碳 (C_SS) 相关。
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  蓝碳评估应将碳库管理指数 (CPMI) 与碳活性和微生物指标相结合。

引言

沿海湿地支持高碳埋藏率并保留大量土壤有机碳 (SOC) 储量 (McLeod 等，2011; Ouyang 和 Lee, 2020)。其积水土壤减缓了有机质分解，而植被和潮汐沉积物提供了自生和异生碳。转化为水产养殖塘会移除植被，改变潮汐交换，扰乱土壤剖面，并改变氧化还原条件，可能加速碳损失并削弱其他生态系统功能。因此，水产养殖扩张已成为中国沿海湿地退化的主要驱动力 (Davidson, 2014; Lin 等，2024)。将废弃池塘修复为植被覆盖的湿地越来越被用于恢复蓝碳和栖息地功能，但土壤碳响应的幅度和方向因气候、植被、水文、沉积物特性和修复历史而异 (Xu 等，2019; Hou 等，2024a)。

仅总 SOC 无法解决土壤碳库的组成和潜在持久性如何变化。SOC 包含具有不同流动性、周转率和微生物可及性的组分 (Schmidt 等，2011)。微生物生物量碳 (MBC) 代表活微生物生物量，溶解性有机碳 (DOC) 具有流动性且易于微生物吸收，易氧化碳 (EOC) 提供了活性 SOC 的操作测量指标 (Haynes, 2005)。由于这些组分通常比总 SOC 反应更快，它们可以区分新供应的碳和累积在低活性碳库中的碳，并揭示依赖于深度的恢复情况。碳库管理指数将碳库指数 (CPI) 与相对于参考土壤的活性指数相结合 (Blair 等，1995)。它没有通用的最优值，因为高值可能源于总碳增加、活性增加或两者兼有。因此，在解释 CPMI 时如果不考虑 CPI、碳库活性指数 (CPAI) 和潜在的碳组分，可能会掩盖修复是产生短暂的活性碳脉冲还是更广泛的碳库恢复。

微生物介导了湿地有机质的分解、转化和保留 (Trivedi 等，2013; Birnbaum 等，2025)。植被和潮汐交换的重建改变了有机底物的数量和化学性质，以及盐度、淹水和氧化还原条件。这些变化可能选择参与植物聚合物降解以及硫或铁循环的细菌 (Hou 等，2024b; Shi 等，2026)。然而，分类组成和代谢潜力可能不会以相同的速率响应，并且地理变异可能超过同一地点内修复的影响。以往的工作主要考察单个湿地、选定的功能群，或将碳组分和微生物群落作为独立的响应变量。因此，目前尚不清楚细菌重组是否与总碳或低活性碳的增加始终相关，尤其是在气候对比强烈的地区 (L. Wu 等，2025)。

我们比较了跨越中国温带、亚热带和热带的 10 个沿海站点的活跃水产养殖塘与相邻的修复湿地。在两个深度量化了 SOC 和三个响应性碳组分，并使用 CPMI 组成部分来区分碳数量的变化与活性的变化。在三个气候明显不同的站点的表层土壤中表征了细菌多样性、组成和推断的生态功能，而在所有 10 个站点的两个深度均测量了碳组分。我们探讨了池塘至湿地修复是否产生共同的土壤碳响应，细菌群落是否显示出一致的分类或功能转变，以及哪些碳组分与优势细菌属的关联最强。这种整合设计提供了区域测试，以查明修复湿地是收敛于一条碳恢复途径还是遵循多种轨迹。

章节片段

研究地点

研究涵盖 10 个从中国温带到热带分布的沿海湿地 (表 S1)：曹妃甸 (CF)、黄河三角洲 (HH)、盐城 (YC)、杭州湾 (HZ)、闽江河口 (MJ)、泉州湾 (QZ)、漳江河口 (ZJ)、湛江 (GZ)、北仑河口 (BL) 和东寨港 (DZ)。在每个地点，一个活跃的水产养殖塘 (CT) 与一个相邻的池塘至湿地修复站点 (TT) 配对。修复的湿地主要由芦苇占据

修复产生区域差异性的土壤碳响应

SOC 响应在表层土壤中更为普遍 (图 1a)。在 0–15 cm 处，HH、YC、MJ、ZJ、BL 和 DZ 的 SOC 显著增加，HZ 的 SOC 减少，CF、QZ 或 GZ 的 CT 和 TT 之间没有差异。在 15–30 cm 处，YC、MJ 和 DZ 的 SOC 增加，HZ 和 BL 的 SOC 减少，其他地方没有显著变化。MBC 也倾向于在修复后增加 (图 1b)。CF、HH、YC、HZ 和 MJ 的表层土壤出现显著增加，而 ZJ 和 GZ 的增加以及

修复产生不同的碳库恢复轨迹

在 10 个配对的沿海站点中，修复通常增加了 SOC，但此响应的幅度和深度差异很大。表层 SOC 在六个站点增加，而亚表层 SOC 仅在 YC、MJ 和 DZ 增加，在 HZ 和 BL 减少。这种异质性符合全球证据，即植被、淹水、沉积物供应和恢复时间导致湿地修复产生不均匀的 SOC 响应 (Xu 等，2019; Schuster 等，2025)。广泛的表层增益是

结论

水产养殖塘修复在大多数站点增加了 SOC 浓度，但恢复遵循不同的区域轨迹。YC、MJ、GZ 和 DZ 具有较高浓度的操作性非活性碳，而 CF、HZ、ZJ 和 BL 显示出更强的活性组分富集。细菌组成仍主要受站点结构影响，尽管多样性、优势类群和推断的功能在修复后发生了变化。DOC 是测得的最强的优势属相关性因子，并且

CRediT 作者贡献声明

Ting'e Ye: 调查，数据整理，概念化。Xiaoyu Zhong: 写作 – 初稿，可视化，方法学，调查，形式化分析，数据整理，概念化。Yuan Li: 写作 – 审阅 & 编辑，监督。Junpeng Li: 软件，数据整理，概念化。Yuewen Zhang: 可视化，软件，方法学。Huiling Xia: 可视化，软件，方法学。Weiqi Wang: 写作 – 审阅 & 编辑，监督，资源，项目管理，资金

未引用参考文献

Wu 等，2025。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些情况可能看起来会影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金 (编号 U25A20801，42471140) 和福建省自然科学基金 (编号 2025J011011) 的支持。

Xiaoyu Zhong|Tinge Ye|Huiling Xia|Yuewen Zhang|Junpeng Li|Yuan Li|Yi Zheng|Weiqi Wang