滨海湿地是全球重要的“蓝碳“生态系统，拥有远高于陆地森林的土壤碳积累速率和长期封存能力，在维持全球碳平衡和缓解气候变化中发挥不可替代的作用。然而，在气候变化背景下，全球降水分配格局日趋不均，雨季高度集中而旱季干旱频发的现象愈发严重。这种降水时序的剧烈波动如何调控滨海湿地的碳储量，长期以来缺乏系统性、定位观测的实验证据支持。

依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站2019年建立的降水分配控制试验平台（图1），研究人员开展了连续多年的定位监测与系统研究，全面追踪土壤水盐环境、植物群落动态、根系生物量、土壤异养呼吸以及土壤有机碳（SOC）不同组分的响应变化，深入分析季节性干旱对湿地土壤碳封存的影响。

研究结果表明，生长季早期干旱对滨海湿地碳库具有显著的负面影响：早期干旱导致表层土壤（0-30 cm）有机碳含量显著降低9%～13%，而单纯增加降水并未产生显著的增益效应。进一步分析发现，季节性干旱引发土壤盐分升高，导致优势植物芦苇（Phragmites australis）的优势度下降、物种多样性降低，进而导致粗根和细根生物量积累受阻，切断了植被向土壤输送碳的关键通道（图2）。

图1 环境背景与季节降雨控制试验设计

图2 土壤和植被对季节降水分配的响应

在碳库组分响应方面，早期干旱对活性较强的颗粒态有机碳（POC）影响显著，含量降幅达17%～20%；而与矿物结合的有机碳（MAOC）则表现出相对较强的稳定性，仅在最强干旱处理下的特定土层出现显著下降。这一结果表明，早期干旱导致的碳储量下降，主要源于“碳输入受限”，而非由于现有碳库分解加速引起的"碳库崩溃"的模式（图3）。

图3 季节降水分配对土壤碳库的影响

研究团队进一步通过偏最小二乘路径模型（PLS-PM），系统厘清了降水分配调控土壤碳封存的完整路径机制（图4），并将实验数据外推至全球尺度开展风险评估。评估显示，在季节性干旱压力下，全球滨海湿地表层SOC损失风险高达41~59 Tg C（约150~216 Mt CO₂当量）。其中，美国、加拿大、俄罗斯等滨海湿地大国面临的损失最为突出；中国滨海湿地的潜在碳损失约为0.60~0.87 Tg C（图5），相关风险同样不容忽视。

图4 降水分配调控土壤碳的路径

图5 季节性干旱的全球碳损失风险

本研究系统证实了降水时序是制约滨海湿地碳汇功能的关键因子，并明确指出，未来在滨海湿地保护与管理中，需高度重视淡水补给调控与植被结构管理，同时应将降水季节性变化纳入全球碳循环评估模型中，提升全球碳收支核算与气候变化应对策略的精准性。相关成果以“Seasonal Drought Reduces Carbon Sequestration in Coastal Wetlands” 为题发表在国际期刊 Global Change Biology。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金及山东省自然科学基金等项目资助。

论文信息：

Jia, W., Han, G., Macreadie, P. I., Sun, B., Zhang, H., Huang, W., Zhang, X., Zhao, M., Wei, S., Wang, X., Xie, B., Lu, A., Zhang, W., Lu, F., Chu, X. (2026). Seasonal Drought Reduces Carbon Sequestration in Coastal Wetlands. Global Change Biology, 32(4), e70865.