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泥炭藓是一类重要富碳湿地(泥炭地)的旗舰物种。泥炭藓湿地是全球碳积累的热点区域。传统观点认为,泥炭藓湿地有机碳库以植物残体或颗粒有机碳(POC)主导。而作为更稳定的土壤碳库,矿物结合有机碳(MAOC)在泥炭藓湿地中的积累却未被关注。
近期的研究发现,泥炭藓独特的酚类代谢产物可促进有机碳与铁氧化物的结合。为探究泥炭藓湿地与其他生态系统相比,是否具有更强烈的金属-有机碳交互作用,进而对MAOC的积累产生重要影响。中国科学院植物研究所冯晓娟研究组通过对我国20个泥炭藓湿地和29个非泥炭藓湿地的野外调查,结合文献数据分析和泥炭藓扩张梯度,比较了泥炭藓湿地、非泥炭藓湿地以及草地、森林和冻土表层土壤中金属结合有机碳(bound OC)和活性铁铝氧化物的含量,并评估了bound OC对MAOC积累的影响。
结果表明,泥炭藓湿地是陆地生态系统中金属-有机碳交互作用的热点区域,其bound OC在土壤有机碳中的占比显著超过非泥炭藓湿地、森林、草地和冻土。泥炭藓湿地的酸性环境为铁铝氧化物的活化和积累创造了先决条件,泥炭藓独特的酸性酚类代谢产物进一步加强了金属-有机碳的结合作用,并在铁铝含量较高的火成岩型湿地中尤为显著。此外,bound OC主导了泥炭藓湿地中MAOC的累积。与其他陆地生态系统相比,泥炭藓湿地中MAOC随土壤有机碳增加而线性增加,且没有明显的饱和点。这表明泥炭藓是一个“泥炭建造者”,也是一个高效的“铁锈工程师”:泥炭藓通过活化金属氧化物促进湿地中MAOC的累积,并实现长期碳封存。该研究揭示了泥炭藓湿地中的重要的碳封存机制,对泥炭藓湿地的保护和恢复具有重要意义。
8月19日,相关研究成果在线发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。研究工作得到国家自然科学基金的支持。
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