土壤是海岸带蓝碳生态系统最大的有机碳储库。目前对海岸带土壤蓝碳储量、沉积速率等分布格局已有较多研究，但是对蓝碳的来源、组分和分子组成的链条关系尚不清楚，亟待建立相关概念框架提升对海岸带蓝碳储存机制的认识，为蓝碳的预测和管理提供科学支撑。中国科学院烟台海岸带研究所李远副研究员、骆永明研究员和韩广轩研究员联合天津大学宋照亮教授以及国内外多家单位，基于烟台海岸带所建立的中国大陆海岸带蓝碳生态系统样品库，系统评估了盐沼、红树林和海草床土壤内源和外源有机碳、颗粒和矿物结合态有机碳以及木质素和脂类等有机碳分子的赋存特征与耦合关系。

图1 海岸带红树林、盐沼和海草床研究点位

基于核磁共振（NMR）光谱和分子混合模型分析结果，脂质在蓝碳生态系统中丰度最高，分别占红树林、盐沼和海草床土壤有机碳（SOC）的38.9 ± 2.6%、34.0 ± 2.4%和33.4 ± 8.9%。木质素和蛋白质在红树林、盐沼和海草床中的比例分别为29.1 ± 3.7%和16.6 ± 1.3%、25.5 ± 3.6%和18.9 ± 1.0%、19.4 ± 8.0%和16.9 ± 5.0%，木质素的贡献高于蛋白质。碳水化合物的贡献较小，从盐沼的12.3 ± 1.6%降至红树林的9.9 ± 1.2%，再降至海草床的5.4 ± 4.0%。所有蓝碳生境土壤都含有可测量的黑碳，其比例由红树林、盐沼到海草床的顺序增加，分别占SOC的3.3 ± 1.7%、8.0 ± 2.1%和23.5 ± 21.8%。由各种分子氧化产生的羰基化合物仅占SOC的1-2%。

图2 海岸带红树林、盐沼和海草床土壤有机碳分子组成

作为来自植物源SOC的重要贡献者，木质素似乎被选择性地保留在颗粒态有机碳（POC）组分中，表现出与POC和内源碳之间的正相关性，这种选择性保存可能源于木质素生物聚合体的难降解性。相比之下，脂类主要存在于矿物结合态有机碳（MAOC）组分，表现出与POC的负相关关系，并且随盐度升高以及陆地影响减弱含量呈现增加趋势，推测脂类与矿物结合及其向海输送的降解抑制性可能有助于脂类保存。此外，在碳输入受限的生态系统中，微生物可能会利用脂类等高能化合物进行能量生产。这一过程将导致植物源脂类被纳入微生物生物量，最终转化为死亡生物量，从而促进该环境中脂肪碳的持久性。

图3 海岸带蓝碳生境土壤有机碳分子组成与有机碳来源和组分的相关关系

年均气温（MAT）和年均降水量（MAP）增加可促进植物凋落物的产生，从而增加内源输入并促进POC积累，这一过程导致高SOC储量和较高的碳/氮（C/N）比，这种气候驱动的蓝碳保存路径主要积累植物来源且内源性氧化分子，如木质素、碳水化合物和羰基碳。在具有高外源输入矿物质或受扰动的蓝碳生态系统中，有限的内源输入和活性分子的分解导致较低的SOC储量及氮需求过剩，促进MAOC积累，保存脂类和蛋白质等持久性分子。在自源性和外源性输入平衡的蓝碳生态系统中，POC和MAOC平衡分配，混合植物来源和微生物来源分子可通过矿物-小分子结合机制保护碳水化合物等更易分解的分子组分。

图4 海岸带蓝碳生境土壤有机碳来源、组分和分子组成的框架概念图

相关研究成果发表在期刊Global Change Biology上，研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和研究所研究组群等项目的资助。

论文信息：

Yuan Li,Chuancheng Fu,Chenglong Ye,Zhaoliang Song,Yakov Kuzyakov,Tony Vancov,Laodong Guo,Zhongkui Luo,Lukas Van Zwieten,Yidong Wang,Yu Luo,Weiqi Wang,Lin Zeng,Guangxuan Han,Hailong Wang,Yongming Luo. Increased Mineral-Associated Organic Carbon and Persistent Molecules in Allochthonous Blue Carbon Ecosystems. Global Change Biology, 2025, 31: e70019. https://doi.org/10.1111/gcb.70019.