植被与环境因子对滨海湿地溶解性有机物特性的耦合效应

《CATENA》：Coupled effects of vegetation and environmental factors on dissolved organic matter properties in coastal wetlands

　　

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  植被和环境因素共同塑造了土壤 DOC 浓度。
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  植被带状分布驱动了不同的 DOM 光学和分子特征。
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  植被 - 环境耦合效应调节了 DOM 的反应性和稳定性。

引言

滨海湿地占据了陆地和海洋系统之间的过渡界面，代表了全球碳循环中一些最具活力的碳汇（Himes-Cornell 等，2018；Macreadie 等，2021；Neubauer 和 Megonigal，2021）。尽管滨海湿地仅占全球陆地表面的不到 2%，但由于其高初级生产力及稳定的有机质保存机制，被公认为高效的蓝碳汇（Liao 等，2023；Jia 等，2024）。研究表明，受潮汐淹没、盐度以及海陆相互作用的影响，滨海湿地有机碳的固存速率是内陆湿地的两倍以上，这些因素在海陆连续体上创造了独特的环境梯度和植被带状分布（Lu 等，2017；Liao 等，2023）。沿着这一梯度，植被通常从低潮区的互花米草转变为高海拔区的柽柳和芦苇（Zhang 等，2026）。尽管之前的研究探讨了植被在滨海湿地碳固存中的作用（Ji 等，2020），但植被沿海陆梯度的分布对溶解性有机质（DOM）浓度和组成的影响仍不清楚。鉴于 DOM 是湿地土壤中最活跃的有机碳部分，了解这种关系对于评估碳稳定性和优化固存策略至关重要（Middelburg 和 Herman，2007；Schutte 等，2019）。

DOM 在湿地碳循环中发挥着核心作用，因为它连接了植物输入、微生物代谢、有机质分解和碳输出（Burdige 等，2016；Chen 等，2016；Georgiou 等，2022）。在滨海湿地土壤中，DOM 可来源于陆地输入、潮汐运输的海洋有机质、微生物产生和湿地植被（Chen 和 Jaffé，2014，He 等，2026，Larsen 等，2010，Lu 等，2020，Zhao 等，2025）。在这些来源中，植被尤为重要，因为它既通过凋落物分解和根系分泌物直接贡献，又通过改变土壤理化条件和微生物群落间接发挥作用。因此，不同的植被类型不仅可能调节进入土壤的 DOM 数量，还可能调节其随后的转化和保存（Jia 等，2024，Zhong 等，2024）。然而，大多数关于滨海湿地的以往研究主要集中在土壤总有机碳或矿物结合碳库，而较少关注 DOM，尤其是其在不同植被区的分子组成和反应性（Lavallee 等，2020；Liu 等，2022；Si 等，2024；Zheng 等，2025；Hu 等，2026）。因此，植被及相关环境因素如何共同塑造海 - 陆梯度上的 DOM 动态的机制仍未得到充分限制。这一知识空白使得难以完全了解植被如何影响碳循环，并限制了我们制定有效策略在滨海湿地固碳的能力。

了解 DOM 的浓度和组成是其在滨海湿地中生物地球化学作用的关键（Komada 等，2013；Chen 等，2016；Hu 等，2023）。总测量，如 DOC 浓度以及紫外 - 可见光吸收和 EEM 荧光光谱等光学技术，常被用于推断 DOM 的来源和组成（Chen 和 Hur，2015）。然而，这些方法对 DOM 组成的见解有限。相比之下，FT-ICR MS 能够实现详细的分子表征，在复杂的 DOM 混合物中识别出数千种分子式（Koch 和 Dittmar，2006；Kellerman 等，2014；Dittmar 等，2021；Qi 等，2021，Qi 等，2022；Yao 等，2024）。该技术为了解各种环境中 DOM 的多样性和转化提供了有价值的见解（Hertkorn 等，2006；Koch 和 Dittmar，2006；Einsiedl 等，2007；Roth 等，2015；Schmidt 等，2017；Hu 等，2023）。通过将 FT-ICR MS 与光学技术相结合，可以将 DOM 的总量和光谱特性与其分子指纹联系起来，从而更全面地了解滨海湿地不同植被类型沿环境梯度的 DOM 来源、转化和反应性。

黄河三角洲滨海湿地具有强烈的水文变异性、独特的植被带状分布和巨大的土壤碳固存潜力（Zhang 等，2026）。沿着海 - 陆梯度，植被通常从向海区的互花米草（SA）、裸滩（BF）、淹水碱蓬（I-SS）转变为向陆区的非淹水（NI-SS）、柽柳（TC）和芦苇（PA）。这种清晰的植被梯度使该地区成为检查不同植被区土壤 DOM 空间变化的理想天然实验室。在本研究中，选择了沿海 - 陆梯度的代表性植被区进行光学和分子分析，以（1）表征土壤 DOM 浓度和组成的空间变化，以及（2）确定植被及相关环境因素如何影响 DOM 组成、潜在反应性以及对碳循环和持久性的影响。因此，本研究为理解植被在滨海湿地碳循环中的特定作用以及为蓝碳生态系统的碳评估和恢复规划提供信息提供了基于过程的基础。

章节片段

研究区域与样本采集

在中国黄河三角洲滨海湿地建立了六个采样点（图 1），包括一个裸滩（BF）点和五个以互花米草（SA）、淹水碱蓬（I-SS）、非淹水碱蓬（NI-SS）、柽柳（TC）和芦苇（PA）为主的植被点。在这些采样点中，SA、BF 和 I-SS 位于低潮区，并受周期性潮汐淹没影响，而 NI-SS、TC 和 PA 出现在相对较高的

不同植被区 DOM 的理化性质

沿海 - 陆梯度的电导率（EC）表现出非单调模式（图 2）。向海站点（SA和BF；～1.2–5.0 ms/cm）观察到相对较低的值，随后在中间和过渡站点（I-SS和NI-SS；～6.3–15.7 ms/cm）急剧增加，达到最高水平。随后，在以TC（～5.89–9.15 ms/cm）和PA（～0.36–1.0 ms/cm）为主的高潮滩站点，EC 再次下降。相比之下，pH 在不同

植被和环境对滨海湿地土壤 DOC 的控制

DOC 是土壤有机碳库中高度动态和反应性的成分，是滨海湿地中有机质分解、微生物代谢和碳输出之间的关键联系（Burdige 等，2016；Chen 和 Hur，2015）。作为土壤有机质的可溶和移动部分，DOC 对植被输入、水文条件和微生物处理的快速变化做出响应（Schmidt 等，2009；Wang 等，2021）。在本研究中，土壤 DOC 差异显著

CRediT 作者贡献声明

Zihan Zheng: 写作 – 审核与编辑，写作 – 原稿，调查，形式分析。 Yingying Jiang: 写作 – 审核与编辑，方法论，调查。 Tingcang Hu: 写作 – 审核与编辑，资源，项目管理，资金获取，形式分析，概念化。 Chao Ma: 写作 – 审核与编辑，方法论。 Xin Yao: 写作 – 审核与编辑，方法论。 Dietrich A. Volmer: 写作 – 审核与编辑，监督，项目管理，

竞争利益声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（批准号：42406036；42277456；42206053；42221001）、山东省自然科学基金（批准号：ZR2025MS682；ZR2024MD114；ZR2026MS0590）和聊城大学博士研究生科研启动基金（批准号：318052256）的财政支持。

Zihan Zheng|Yingying Jiang|Tingcang Hu|Chao Ma|Xin Yao|Dietrich A. Volmer|Yulin Qi