研究揭示海岸带不同生境土壤有机碳分子组成与封存机制

海岸带土壤有机碳长期封存能力不仅取决于储碳量，还受控于有机碳分子赋存形态、物质转化和稳定保护机制。红树林、盐沼及其邻近无植被光滩构成相互连通的海岸带景观，但三类生境的有机碳来源、分子组成及稳定路径是否存在共性规律，长期缺乏跨气候带的配对证据。

近日，中国科学院烟台海岸带研究所研究团队依托全国大陆海岸带土壤样品库，筛选25组相邻的植被生境—光滩对比样地，跨越近20个纬度，采集获得50份0-20cm表层代表性土壤样品，涵盖7份红树林、18份盐沼及对应的25份毗邻光滩样品。

研究融合热裂解—气相色谱/质谱联用技术和热辅助水解甲基化—气相色谱/质谱联用技术，通过样品矿物洗脱、有机组分富集等前处理流程，精准识别多类有机碳分子。结合多源数据与模型交叉验证，团队系统解析了海岸带有机碳来源、分子组成特征及其环境驱动机制。实测数据表明，红树林土壤有机碳平均储量为30.5Mg C ha^-1，是邻近光滩的3.3倍；亚热带和温带盐沼的储量仅为邻近光滩的1.3倍。溯源结果证实，红树林植物源碳占比约为邻近光滩的2倍，而光滩中海洋来源碳的相对贡献显著较高。双热裂解分子指纹解析结果显示，三类生境的整体分子组成存在显著差异，但经长期自然选择和封存，稳定性碳分子组成趋于一致。年代分析证实，随着¹⁴C年龄增加，脂肪族化合物比例升高，碳水化合物和木质素比例同步降低，明确脂肪族富集是土壤有机碳成岩演化的结果。

研究进一步探明，尽管海岸带土壤稳定碳分子趋同，但不同生境分子多样性的主要驱动因子不同。红树林和盐沼等植被生境中，植物来源碳比例是调控分子多样性的主导因素；无植被光滩中，由土壤黏粒含量、Fe/Si、Al/Si和Rb/Zr等指标综合表征的活性矿物体系是核心驱动因素。研究提出碳储量、周转时间和分子组成是解析海岸带碳循环的三大核心维度。

研究证实分子指纹技术可作为蓝碳面积核算和储量评估的重要补充手段，同时重新界定无植被光滩是汇聚横向输入有机碳、依托矿物—有机质相互作用实现碳长期保存的重要沉积单元。研究建议将光滩固碳潜力纳入景观尺度的蓝碳储量核算与碳封存持久性评估框架。

相关研究成果发表在《水研究》（Water Research）上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东省自然科学基金等的支持。

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植被生境和光滩土壤分子多样性的主要关联因素及碳稳定过程概念框架