我國科學家發現植物性狀變化調控濕地碳匯功能

濕地排水以后，碳匯功能會下降嗎？基于對我國典型排水濕地的系統調查，來自中國科學院植物研究所等單位的科研人員，從植物-微生物交互作用的全新視角出發，發現植物功能性狀變化對濕地碳匯功能具有重要的調控作用，揭示了濕地碳降解關鍵過程對排水的響應機制。相關研究成果8月15日在線發表于《自然·氣候變化》雜志。

濕地是陸地生態系統中最重要的碳庫之一，雖然其面積僅占陸地面積的百分之三，但卻儲存了全球約三分之一的土壤碳。由于富含有機質，濕地經常被排水、開墾為農業、畜牧業用地。然而，排水對濕地碳庫的影響尚不明確。

微生物分泌的胞外酶是調控有機碳降解的關鍵限速因子，其中一類可以分解芳香類有機質的氧化酶（酚氧化酶）在厭氧環境中活性大為降低，因此被認為是導致濕地有機碳積累的關鍵，被喻為“酶栓”。經典的“酶栓”理論認為，濕地排水會通過增加氧氣供應，提升酚氧化酶活性，導致濕地碳庫“失穩”。但也有一些研究發現，濕地排水不會提升酚氧化酶活性。

“濕地胞外酶對排水的不同響應引發了我們的研究興趣。探究其背后原因和調控機理，對于深入理解濕地碳動態及其對氣候變化的反饋具有重要意義。”論文通訊作者、中國科學院植物研究所研究員馮曉娟說。

此次，科研人員對我國30個經歷了長期排水的濕地進行了采樣調查分析。這些濕地包括14個泥炭蘚濕地和16個非泥炭蘚濕地。

研究發現，盡管短期排水通過增加土壤氧氣含量普遍提升了濕地酚氧化酶活性，但是胞外酶活性對長期排水的響應在泥炭蘚和非泥炭蘚濕地中截然不同。在非泥炭蘚濕地中，長期排水通過增加植物次級代謝產物（特別是抑菌酚類）的含量，降低了合成酚氧化酶的微生物豐度，進而導致酚氧化酶活性下降。相反，在泥炭蘚濕地中，排水導致富含抑菌酚類代謝產物的泥炭蘚被草本植物所取代，進而增強了合成酚氧化酶的微生物豐度，提高了土壤酚氧化酶活性，并進一步增強了水解酶活性。

“因此，植物-微生物交互作用是調控濕地胞外酶活性對長期排水響應的關鍵因素。”馮曉娟說，這項研究解析了胞外酶活性對濕地排水的差異化響應規律和調控機制，突破了以氧氣作用為核心的經典“酶栓”理論。