科学家揭示北方泥炭藓湿地土壤碳对增温的响应机制

近日，中国科学院植物研究所研究员冯晓娟团队与合作者揭示了北方泥炭藓湿地土壤碳对增温的独特响应机制。相关研究成果发表于Nature Ecology & Evolution。

北方生态系统的碳储量大约为大气的两倍，而北方地区的增温速率显著高于全球平均水平。基于北方森林和苔原的已有研究普遍认为，气候变暖将通过激活微生物加速北方生态系统碳损失。泥炭藓主导的富碳湿地约占北方生态系统20%的面积，包含了其40%的碳储库。然而，增温对北方泥炭藓湿地碳储库的影响尚不明确。与较为干燥的北方森林和苔原相比，泥炭藓湿地含水量高，且富含酸性抑菌产物，其土壤碳库对增温的响应可能与前两者截然不同。阐明北方泥炭藓湿地土壤碳对增温的响应规律，对准确预测北方生态系统碳动态及其气候反馈至关重要。

对此，冯晓娟团队联合芬兰赫尔辛基大学及芬兰气象局等单位，依托芬兰两个野外长期增温实验平台，结合涵盖93项野外增温研究的整合分析，从植物输入、微生物分解与金属氧化物保护等途径，对比了增温背景下北方泥炭藓湿地与北方森林、苔原等生态系统土壤碳动态的响应差异及其调控机制。

研究人员发现，增温通过3条途径显著加快北方泥炭藓湿地土壤碳积累：一是促进泥炭藓生长，增加碳输入；二是提升泥炭藓抑菌次生代谢产物合成，进而抑制土壤微生物分解活性；三是通过“铁锈工程师”泥炭藓的生长，增强铁氧化物对有机质的保护作用。这一现象与增温诱导的北方森林和苔原碳损失形成鲜明对比，揭示了北方泥炭藓湿地对增温的独特响应机制。

初步估算表明，增温背景下，北方泥炭藓湿地土壤碳积累的增量可抵消北方森林或苔原碳损失增量的50%，凸显其在北方生态系统碳循环中的关键调节作用。该发现对于准确预测北方生态系统土壤碳动态及气候反馈具有重要意义。