滨海湿地是全球关键的“蓝碳”生态系统，对维系碳循环平衡与缓解气候变化具有重要作用。然而，在气候变化与人类活动的双重压力下，滨海湿地普遍面临退化，碳汇功能显著减弱。尽管生态修复被视为提升碳汇功能的重要路径，但植被恢复年限如何系统影响土壤碳库的组成与来源，其内在机制仍存在较大不确定性，制约了修复效果的精准评估与优化。为此，中国科学院烟台海岸带研究所滨海湿地演变机制与生态修复研究组（韩广轩研究团队），采用时空替代法，对20年间的湿地植被恢复序列进行了系统研究，揭示了恢复年限对土壤有机碳来源的动态影响规律，为评估和优化滨海湿地修复工程的固碳效益提供了科学依据。

依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站，本研究选取了该区域不同恢复年限（0年、4年、8年、11年、20年）的滨海湿地进行对比，通过时空替代法系统分析了植被恢复年限对土壤有机碳来源的影响。结果显示，随着恢复年限延长，土壤有机碳中源于植物的组分（如木质素酚类）所占比例逐步上升，并与恢复年限呈显著正相关。相比之下，微生物残体碳（MNC）的贡献变化幅度较小，未表现出明显的增加趋势。因此，湿地恢复过程中植物来源碳对恢复年限的响应更为显著，是驱动土壤有机碳累积的主要因素（图1）。

图1 恢复年限对土壤植物木质素酚和微生物残体碳的影响

在植被恢复对土壤有机碳的影响机制研究中，团队进一步采用结构方程模型与随机森林分析方法，揭示了植物源碳对土壤有机碳固存的关键作用。分析结果显示，植物覆盖度和土壤碳氮比率（C/N）分别是影响木质素和微生物残体碳动态变化的主要环境因子。值得关注的是，植物源碳（尤其是木质素衍生碳）是土壤有机碳固存最强的正向预测因子，微生物源碳则表现为虽微弱但显著的负向影响。这一现象可能与部分恢复条件下微生物代谢速率加快或其残骸累积效率降低有关（图2）。本研究不仅证实了植被恢复能够显著促进滨海湿地土壤有机碳固存，更进一步明确了植物源碳在其中的主导作用。尽管微生物源碳在短期内对土壤有机碳积累具有一定贡献，但长期而言，植被恢复及其带来的植物源碳增加，才是持续提升湿地碳汇功能的关键机制。该成果为滨海湿地碳汇能力提升提供了重要理论支撑，也为未来湿地生态恢复与碳管理策略的优化，奠定了坚实的实证基础。

图2 恢复年限调控滨海湿地土壤碳固存机制

另外，研究团队系统总结了海平面上升对滨海湿地碳汇功能的影响机制，并提出未来研究方向与管理策略。海平面上升对滨海湿地碳汇功能具有“双刃剑”效应：适度海平面上升可能促进植物生长，增强沉积物垂直堆积和向内陆迁移能力，从而增加碳汇功能；而过度海平面上升则可能导致植被死亡、沉积物侵蚀和有机碳分解，削弱碳汇功能（图3）。这种复杂性导致海平面上升对滨海湿地碳汇功能的影响仍存在较大不确定性。在此基础上，研究进一步提出拟解决的科学问题及未来的研究方向，包括海平面上升对滨海湿地碳汇影响的立体监测和精准计量、滨海湿地碳关键过程对海平面上升的适应与反馈机制、海平面上升对滨海湿地碳汇功能影响的模拟预测、滨海湿地适应海平面上升的碳汇管理措施与技术。相关研究将为深入理解滨海湿地蓝碳形成过程与机制，预测海平面上升背景下滨海湿地蓝碳功能的潜在变化趋势以及制定蓝碳增汇途径提供理论支持。

图3 海平面上升对滨海湿地沉积物碳组分及稳定性的影响

相关研究成果以 “Restoration age enhances soil organic carbon sequestration primarily through plant-derived carbon in a coastal wetland” 和 “海平面上升对滨海湿地碳汇功能的影响”为题分别发表于《Plant and Soil》和《中国科学：地球科学》。以上研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划和中国科学院国际大科学计划项目资助。

成果信息：

Cao QX,Wang XJ,Zhao ML,Zhao QQ,Chu XJ,Wang LJ,Song WM,Zhang XS,Han GX*. 2025. Restoration age enhances soil organic carbon sequestration primarily through plant-derived carbon in a coastal wetland. Plant and soil. https://doi.org/10.1007/s11104-025-08029-7

韩广轩*,赵明亮,王炼京,李远,初小静. 2025. 海平面上升对滨海湿地碳汇功能的影响. 中国科学:地球科学,55(10):3251-3264. doi: 10.1360/SSTe-20240359

Han GX*,Zhao ML,Wang LJ,Li Y,Chu XJ. 2025. Effect of sea level rise on the carbon sequestration function of coastal wetlands. Science China Earth Sciences,68(10):3121–3134. https://doi.org/10.1007/s11430-024-1664-7