紅樹林生態(tài)系統(tǒng)年均CO2凈吸收速率是內(nèi)陸森林的15倍以上，而且紅樹林濕地內(nèi)獨(dú)特的潮汐環(huán)境導(dǎo)致其土壤內(nèi)部的碳分解速率非常緩慢，使得其成為重要的海岸帶“藍(lán)碳”生態(tài)系統(tǒng)，在全球碳循環(huán)中扮演著重要角色。然而，自20世紀(jì)50年代以來，紅樹林一直受到人為活動(dòng)的不利影響。在中國，紅樹林面積從20世紀(jì)50年代的50,000公頃減少到1990年的15,000公頃。植樹造林是減緩紅樹林損失及增強(qiáng)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的有效途徑。然而，在造林過程，紅樹林土壤微生物如何驅(qū)動(dòng)地上葉片碳向地下土壤層的轉(zhuǎn)移機(jī)制尚不清楚。
       中國科學(xué)院華南植物園海岸帶生態(tài)系統(tǒng)過程與環(huán)境健康研究組通過在小良熱帶海岸帶生態(tài)系統(tǒng)研究站的野外試驗(yàn)回答了這一科學(xué)問題。他們首先使用先進(jìn)的FT-ICR-MS技術(shù)解析紅樹林葉片碳組分特征，通過闡述土壤微生物生物量和同化碳的分配模式，對(duì)比了外來樹種無瓣海桑（Sonneratia apetala）和本土樹種秋茄（Kandelia obovata）來源凋落物碳在紅樹林沉積物表面的降解潛力。
       其研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無瓣海桑S. apetala和秋茄K. obovata采用完全不同的生物地球化學(xué)循環(huán)途徑：秋茄K. obovata的土壤有機(jī)碳庫更大且植物源碳對(duì)其的貢獻(xiàn)更高，其微生物群落（K-策略者占優(yōu)）將同化碳分配給淀粉及蔗糖合成途徑；相反，無瓣海桑S. apetala的土壤微生物群落以r-策略者主導(dǎo)，將同化碳主要分配至蛋白質(zhì)及核苷酸合成途徑（圖1）。這些不同的生物化學(xué)循環(huán)途徑可歸因?yàn)閮蓚€(gè)樹種的葉片碳特征。與秋茄K. obovata葉片相比，無瓣海桑S. apetala的葉片分子量、碳氮比及木質(zhì)素含量相對(duì)較低（圖2）。另外，研究還發(fā)現(xiàn)無瓣海桑的種植年齡不影響土壤對(duì)植物源碳的總體降解能力，但是顯著影響木質(zhì)素的厭氧降解過程。綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)外來物種無瓣海桑新鮮葉片凋落后迅速被微生物降解，釋放出大量有利于r-策略者增殖的營養(yǎng)豐富的有機(jī)物（碳氮比較低），r-策略者消耗同化的碳以支持自身的快速增殖，進(jìn)而提高了微生物殘?bào)w碳對(duì)土壤有機(jī)碳庫的貢獻(xiàn)。相比之下，葉片富含木質(zhì)素的秋茄使得土壤微生物群落以K-策略者占優(yōu)，它們生長較為緩慢且主要將同化的碳儲(chǔ)存于細(xì)胞中，最終促進(jìn)植物碳對(duì)土壤有機(jī)碳庫的貢獻(xiàn)。本研究為紅樹林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)期間微生物群落驅(qū)動(dòng)的土壤有機(jī)碳庫形成的分子機(jī)制提供了新的見解。
       相關(guān)研究成果已近期在線發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)專業(yè)期刊Global Change Biology（《全球變化生物學(xué)》）上。華南植物園盧哲副研究員為論文第一作者，王法明研究員為論文通訊作者。該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、中國科學(xué)院基礎(chǔ)研究青年團(tuán)隊(duì)和青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.17007