在全球气候变化背景下，陆地生态系统年降雨量出现较大波动。湿地作为重要的陆地碳汇，其碳汇功能如何响应降雨变化仍存在较大不确定性。近日，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）围绕这一核心科学问题，依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站长期野外降雨量控制实验平台，设置了−60%、−40%、自然降雨（CK）、+40%、+60%五个降雨梯度处理，开展了长达10年野外实地定位监测，系统解析了降雨量变化对湿地生态系统净CO₂交换（NEE）和土壤有机碳（SOC）含量与稳定性的影响。

研究系统分析了季节性淹水对NEE、总初级生产力（GEP）和生态系统呼吸（ER）响应降雨变化的调节作用。结果表明，生态系统碳通量沿降雨梯度呈现显著的正向非对称响应，即增雨带来的促进效应明显大于减雨带来的抑制效应；与CK相比，−60%处理使GEP和ER小幅降低（9.7%；9.3%），而+40%和+60%处理则分别显著提高GEP、ER和NEE。这种非对称响应主要源于在减雨条件下植被覆盖度和总生物量受高盐分影响较小，同时不同植物功能群对淹水的响应存在差异：盐生植物在减雨条件下受影响更大，而禾本科植物变化不显著。总体而言，植被对盐碱环境的适应导致生态系统碳交换沿降雨梯度表现出非对称变化，而季节性淹水通过改变植被群落组成进一步放大了这种正向非对称效应，凸显了在全球变化情景下理解湿地碳循环调控机制时必须充分考虑淹水过程的重要性。

图1 降雨变化与季节性淹水调控盐碱湿地NEE的示意图。DP表示减雨，IP表示增雨；红色为抑制作用，蓝色为促进作用。

另外，研究系统探讨了降雨变化如何通过粗根和细根进而调控SOC含量及其稳定性。结果表明，降雨增加显著促进以粗根为主要根系的禾本科植物占优势，从而提高了粗根生物量，而细根生物量在不同降雨处理间变化不明显。与CK相比，粗根的增加直接促进了0-10 cm土壤颗粒态有机碳（POC）积累（+37.4%），并通过提高微生物量碳（MBC）提高了矿物结合态有机碳（MAOC）含量（+31.5%）。此外，粗根增加所创造的根洞还显著促进了溶解性有机碳（DOC）和硝态氮（NO₃⁻）淋溶下渗，进而促进30-40 cm土壤中POC（+218.7%）和MAOC（+17.2%）积累。随着降雨量的增加，表层和亚表层土壤中MAOC/POC比值分别由1.65降至1.11和由8.73降至2.66，表明沿降雨梯度SOC含量提高但稳定性下降。上述结果为理解降雨变化背景下湿地碳汇功能及其气候反馈机制提供了重要的机理认识。

相关成果分别以“Seasonal flooding amplifies the positive asymmetric response of ecosystem carbon exchange along the precipitation gradient in saline wetlands”和“Coarse root enhancement increases soil organic carbon while decreasing its stability in a wetland”为题发表于国际权威期刊《Catena》和《Environmental Science & Technology》。该研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目和西南大学研究生科研创新项目等项目的资助。

图2 降雨量变化对湿地土壤有机碳的影响

成果信息：

Li XG, Zhu WB, Zhu LQ, Song WM, Li PG, Wang XJ, Han GX*. 2026. Seasonal flooding amplifies the positive asymmetric response of ecosystem carbon exchange along the precipitation gradient in saline wetlands. Catena 265, 109865.

Liang ZH, Song J, Sun RF, Zhao ML, Wei SY, Song WM, Wang XJ, Chu XJ, Zhang XS, Jiang CS*, Han GX*. 2026. Coarse root enhancement increases soil organic carbon while decreasing its stability in a wetland. Environmental Science & Technology 60(2), 1831-1843.