近期，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（肖凯研究团队）在滨海湿地水文和碳循环研究方面取得新进展。研究团队采用高分辨率地下水空间采样、地表潮沟水动态水盐监测与镭同位素（Ra）示踪相结合的技术手段，量化了盐沼潮沟系统中的海底地下水排泄（SGD）速率及其输送的碳通量，揭示了该环境下溶解无机碳（DIC）的生物地球化学转化过程，为精确评估滨海湿地蓝碳收支平衡过程提供了重要科学依据。

盐沼在蓝碳固存和气候变化减缓中扮演着至关重要的角色。尽管地下水排泄作为盐沼潮沟系统碳输出的重要途径日益受到关注，但现有研究多依赖于潮沟水体点位尺度的时间序列观测，缺乏潮沟网络中大范围空间覆盖及分层深度采样的系统调查。为此，本研究在美国南卡罗来纳州的North Inlet国家河口研究保护区内，开展了覆盖潮沟盆地区域的采样工作，监测时段涵盖了一个完整的大小潮周期，样品包括潮沟底部不同深度。研究证实了地下水携带的碳通量是近岸碳循环的关键一环，凸显出在蓝碳收支平衡中将地下水端元纳入评估系统的重要性。

图1 研究区地理位置、取样点分布和场地特征图

研究结果表明，潮沟系统地下水的生物地球化学成分存在显著的时空异质性。地下水中DIC浓度显著高于潮沟水及海水，且δ¹³C-DIC值表现出最负的同位素特征。受潮汐动力驱动，大小潮周期对碳氮浓度具有明显的调控作用：大潮期间海水淹没强度提升，导致地下水和海水中DIC浓度升高，而潮沟水则呈现相反的规律。另外，大潮期间地下水δ¹³C-DIC值的正向偏移，揭示了硫酸驱动下的碳酸盐溶解过程对碳输出的额外贡献。在垂向分布上，深层地下水显示出更高的碳氮浓度及相对偏正的δ¹³C-DIC值，表明陆源地下淡水输入与硫酸盐还原作用是控制该流域碳输出通量的关键机制。这一发现不仅刻画了潮沟系统作为“隐蔽通道”在碳输运中的复杂调控作用，也阐释了水文过程与生物地球化学反应协同驱动海岸带蓝碳收支的重要机理。

图2 海水、潮沟水和地下水中DIC、DOC、TN和¹³C-DIC的时空分布特征

尽管已有研究表明，全球范围内不同研究场地之间的潮沟地下水排泄速率及碳通量存在两个数量级的高度空间异质性，但在多数有机质丰富的滨海湿地，DIC始终是SGD输出溶解碳的主导形态（占比> 97%）。而且，SGD碳通量与沉积物碳埋藏率的对比研究发现，前者多数情况下高于后者。这一结果揭示了潮沟系统通过地下水路径向近海输出的碳通量是此前被低估的隐蔽通道，应在海岸带碳收支中占据关键地位。

图3 全球潮沟系统地下水排泄输送碳通量分布图

整合研究区历史数据，研究系统估算了研究区盐沼潮沟系统的碳收支过程。结果表明，SGD向潮沟输送的DIC通量高达2.89 g C/㎡/d，与盐沼净初级生产力相当，并超过局部的碳埋藏速率，占系统碳收支的29%。研究进一步揭示，地下水输送的DIC占潮沟总溶解碳输出的84%，这部分碳进入海洋后可长期封存，它实质上代表一种长期而稳定的海洋溶解性碳汇。

图4 潮沟系统碳收支概念示意图

相关研究成果以“Large blue carbon export through submarine groundwater discharge: Insights from a marsh-creek basin system”为题，发表于《Global Biogeochemical Cycles》。论文第一作者为烟台海岸带所联合培养硕士生赵满，通讯作者为肖凯研究员。该研究获得了国家自然科学基金面上项目、中国科学院人才引进计划、山东省泰山学者、美国North Inlet - Winyah Bay国家河口研究保护区（NERR）访问科学家等项目的资助。

成果信息：

Zhao, M., Zhang, Y., Wilson, A.M., Moore, W.S., Smith, E., Lang, S.Q., Sheng, C., Zheng, C.M., Li, H.L., Xu, B.C., Han, G.X., Xiao, K.*. Large blue carbon loss through groundwater discharge: insights from a marsh-creek basin system. Global Biogeochemical Cycles, 40, e2025GB008781. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2025GB008781