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红树林沉积物中的有机碳来源和赋存迁移机制是蓝碳科学领域亟待解决的重要科学问题。本研究结合多种稳定同位素分析、贝叶斯混合模型和水提取实验，发现沿地下水流方向，沉积物有机碳由红树林来源为主逐渐变为海洋微藻来源为主，而必需氨基酸仍主要源于红树林。地球化学证据进一步表明，地下水补给区有机碳可以释放可溶组分并发生矿化，生成无机碳并随潮汐泵作用迁移。本研究揭示了潮汐分带对红树林沉积碳来源与稳定性的共同调控。

正文导读

红树林的碳汇作用

红树林是重要的滨海蓝碳生态系统，其封存的有机碳主要储存在沉积物。这些有机碳既来自红树林凋落物和根系，也来自潮水带入的海洋颗粒物。阐明碳的来源及埋藏后的去向，是准确评估其碳汇功能的基础。北京大学深圳研究生院环境与能源学院联合中国科学院烟台海岸带研究所，以广东阳江海陵岛海洋型红树林为研究对象，在不同潮汐分带的13个点位采集表层30厘米沉积柱。团队结合整体碳氮稳定同位素与贝叶斯混合模型，量化了红树林、互花米草和海洋微藻的碳贡献。利用必需氨基酸碳同位素进一步示踪分子层面的来源，并结合沉积物水提取实验及孔隙水、海水地球化学数据，分析了碳的转化与迁移。

有机碳的来源沿陆海方向发生转变

沉积物有机碳在陆侧地下水补给区的表层富集，含量总体随深度增加及向海侧延伸而降低。模型估算显示，从补给区到裸露潮滩，红树林来源的平均贡献由71.7%降至4.0%，海洋微藻则由25.8%升至89.8%。互花米草的贡献较小，为0.8%–6.2%。表层30厘米内的有机碳来源组成总体较为一致，跨潮汐分带的差异更突出。这表明，同一片红树林中，沉积物有机碳的来源具有明显空间异质性。

氨基酸同位素揭示不同组分的来源差异

必需氨基酸的碳同位素“指纹”能够区分三类潜在来源。分析显示，所测沉积物样品的必需氨基酸主要来自红树林，与整体有机碳向海侧逐渐由微藻主导的格局不同。这说明有机质不同组分的赋存机制存在差异，这可能与红树林难降解结构组分的保护作用有关。

碳的积累与矿化迁移相互联系

补给区沉积物可释放出较多溶解性有机碳，但实际孔隙水中的溶解性有机碳浓度较低，无机碳浓度却较高且碳同位素更偏负，这说明有机碳释放后大部分矿化为无机碳。四端元模型估算，补给区孔隙水无机碳平均有56.8%来自沉积物有机碳矿化。而排泄区这一比例降至32.9%，海水混合贡献则由19.1%升至43.3%。这些证据表明，补给区碳转化主要受矿化过程影响，排泄区则更受潮汐驱动的海水混合影响。

潮汐分带对红树林碳汇功能评估的重要意义

本研究将总有机碳与氨基酸来源示踪、水相碳转化证据相结合，提出潮汐分带是研究区沉积碳来源与稳定性的主导因素揭示了评估红树林蓝碳碳汇功能需要考虑不同潮汐分带的碳积累与水文交换过程差异。

潮汐分带调控红树林沉积有机碳来源与稳定性的概念模型。由陆向海依次为补给区、过渡区、排泄区。S1、S2、S3分别代表红树林、互花米草和海洋微藻三种来源。潮汐泵作用驱动海水与地下水交换，将有机碳积累、溶解性有机碳矿化和溶解性无机碳迁移联系起来。左侧及底部黑色带状图分别表示垂向和横向变化，带越宽代表浓度越高或碳同位素值越正。图片来源：原文图7。

论文信息

英文题目 Organic carbon allocation and stability in mangrove surficial sediment

作者 Kai Yu*, Kai Xiao, Xiaoyi Hu, Xi Wang, Shuai Gao, Haodong Ji*

期刊 Limnology and Oceanography

DOI 10.1002/lno.70451

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期刊简介

Limnology and Oceanography (L&O) 是发表湖沼学与海洋学各领域研究成果的国际期刊，聚焦水生生态系统的科学理解，欢迎物理、化学与生物方向、实证或理论方法的研究论文、报告、综述与评论，研究尺度涵盖元素到地质、生态到进化、物种到生态系统、局部到全球，是水科学领域的重要学术交流平台。

2025 JIF：3.5 ｜ CiteScore：6.9

https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/journal/19395590

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