全球气候变化背景下，极端水文事件正严重威胁陆地生态系统碳循环过程。作为关键的蓝色碳汇生态系统，滨海湿地的碳库稳定性对极端干旱、异常降水及淹水格局变化等气候水文扰动的响应机理尚不清楚，制约了增汇潜力的科学评估。针对这一难题，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），依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站长期定位观测网络与多因子野外控制实验平台，整合长期原位观测、控制实验、同位素与微生物组分析及生态系统过程模型，从碳库来源构成、生态系统碳交换、土壤碳排放过程、碳库组分稳定性四个层面，系统阐明了滨海湿地碳汇功能对典型气候水文扰动的协同响应机制与关键调控过程，形成了较为完整的机理认知体系。研究成果为优化全球碳循环模型参数、制定湿地保护修复与碳汇提升策略提供了关键科学支撑，对增强滨海湿地应对气候变化能力具有重要理论与实践价值。

在淹水深度调控湿地碳汇来源与积累机制方面，团队基于为期六年的原位淹水深度梯度控制实验，获得关键突破。研究发现，随淹水深度增加，表层（0–20 cm ）土壤有机碳含量由 4.86 g/kg 提升至 6.73 g/kg，增幅达 38%；该土层碳储量占 0–60 cm 剖面总碳储量的 60%–68%，证实是滨海湿地碳固持的核心层位。定量解析表明，微生物残体碳对土壤有机碳的贡献由 14.8% 显著提升至 23.8%，其含量为植物木质素酚类碳的10–16 倍。通过机制探索，研究确认土壤微生物活性与铁铝氧化物矿物保护共同解释了88%的微生物残体碳变异。该发现突破了“植物源碳主导湿地碳汇”的传统认知，证实微生物残体碳是淹水条件下湿地表层碳积累的关键驱动因子，为通过水文调控提升湿地碳储存能力提供了直接实验依据。

图1 淹水深度对土壤有机碳来源的影响

在极端水文事件对生态系统碳汇强度的影响方面，研究团队对比 2019 与 2020 年观测数据发现，揭示了一个关键现象：尽管两年总降水量相近，但降水季节分配的差异却导致了碳汇能力的巨大悬殊。 2019 年春季极端干旱叠加夏季极端降水的异常季节分配，导致生态系统净 CO₂交换量仅为 - 105 g C m⁻² yr⁻¹，较 2020 年（-261 g C m⁻² yr⁻¹）下降 60%，较 2011–2020 年平均值（-228 ± 58 g C m⁻² yr⁻¹）降低 54%，成为观测期内碳汇最弱年份。研究证实，极端干旱与极端降水的季节耦合通过显著抑制植被光合最大固碳速率，直接削弱生态系统净碳吸收能力，揭示了降水季节分配对湿地碳汇强弱的强调控作用。

图2 （a）春季极端干旱和夏季极端降水事件的定义以及（b）2011-2020年湿地NEE年际变化动态

在降雨季节分配对土壤碳排放的调控机制方面，团队依托七年野外降雨控制实验（设置 ±56%、±73% 及对照5个处理），获得新的机理认知。研究发现，在年降水量一致条件下，春季增雨配合夏秋减雨可显著提升土壤 CO₂通量，而对 CH₄通量无显著影响；且春季增雨 56% 的促排效应强于 73% 处理。进一步分析认为适度增雨可降低土壤盐度、缓解植物盐胁迫、促进植被定植与生长，夏秋减雨则减轻淹水胁迫、进一步提升植被生产力。该研究揭示了降雨季节分配通过盐胁迫-植被生长-碳输入的链式过程、调控土壤碳排放动态的深层机制，完善了水文扰动影响湿地碳收支的机理链条。

图3（a）土壤二氧化碳通量偏最小二乘路径模型；（b）标准化效应图；（c）季节性降水分布对土壤碳排放影响的示意图

在盐沼湿地碳库空间异质性与稳定性方面，研究针对盐沼湿地水文-盐度-植被格局共同塑造的碳库分异问题，量化了黄河口四种典型植被带下颗粒有机碳与矿物结合态有机碳的分布特征，并以矿物结合态有机碳 / 颗粒有机碳比值评估碳库稳定性。结果显示，土壤有机碳组分与稳定性存在显著空间差异，植物功能性状与土壤理化性质在垂直剖面呈现分层调控特征。尤为重要的是，盐沼深层（>30 cm）储存了大量对环境变化敏感的颗粒有机碳，构成了高潜力、高脆弱性的深层碳库。这一层位的碳库稳定性直接关系滨海湿地长期碳汇安全。

图4 环境因子对MAOC/POC的影响

相关成果分别发表于《Catena》《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》《Journal of Plant Ecology》《Plant and Soil 》等国际期刊，研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目资助。

相关论文信息：

Zhao ML, Wang LJ, Xiao LL, Song WM, Wang XJ, Chu XJ, Zhang XS, Zhao QY, He YJ, Wei SY, Han GX. 2026. Inundation increases wetland soil organic carbon through microbial necromass rather than plant lignin components. Catena, 267, 109962.

Wei SY, Wu WH, Chu XJ, Zhang XS, Zhao ML, Wang XJ, Li PG, Song WM, Lu F, Cui BL, Han GX. 2026. Extreme spring drought and extreme summer precipitation weakened the carbon sink strength in an estuarine wetland. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 131: e2025JG009583.

Zhang HQ, Han GX, Jia WL, Huang WX, Zhang XS, Wang XJ, Zhao ML, Xie BH, Lu Feng, Song JB, Zhang W, Chu XJ. 2026. Soil CO2 not CH4 flux determines soil carbon emission response to seasonal precipitation variation in a brackish wetland. J Plant Ecol 19: rtaf138.

Liu ZJ, Bai YW, Song WM, Wang XJ, Chu XJ, Zhang XS, Hou YP, Zhao ML, Han GX. 2026. Vegetation types regulate soil organic carbon fractions and stability in a tidal salt marsh. Plant and Soil. (Accepted)