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(tǒng)調(diào)查，來自中國科學(xué)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(fā)，發(fā)現(xiàn)植物功能性狀變化對濕地碳匯功能具有重要的調(diào)控作用，揭示了濕地碳降解關(guān)鍵過程對排水的響應(yīng)機(jī)制。相關(guān)研究成果8月15日在線發(fā)表于《自然·氣候變化》雜志。

濕地是陸地生態(tài)系統(tǒng)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(jī)質(zhì)，濕地經(jīng)常被排水、開墾為農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)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(diào)控有機(jī)碳降解的關(guān)鍵限速因子，其中一類可以分解芳香類有機(jī)質(zhì)的氧化酶（酚氧化酶）在厭氧環(huán)境中活性大為降低，因此被認(rèn)為是導(dǎo)致濕地有機(jī)碳積累的關(guān)鍵，被喻為“酶栓”。經(jīng)典的“酶栓”理論認(rèn)為，濕地排水會通過增加氧氣供應(yīng)，提升酚氧化酶活性，導(dǎo)致濕地碳庫“失穩(wěn)”。但也有一些研究發(fā)現(xiàn)，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(yīng)引發(fā)了我們的研究興趣。探究其背后原因和調(diào)控機(jī)理，對于深入理解濕地碳動態(tài)及其對氣候變化的反饋具有重要意義?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國科學(xué)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(jīng)歷了長期排水的濕地進(jìn)行了采樣調(diào)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(fā)現(xiàn)，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(yīng)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(chǎn)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(jìn)而導(dǎo)致酚氧化酶活性下降。相反，在泥炭蘚濕地中，排水導(dǎo)致富含抑菌酚類代謝產(chǎn)物的泥炭蘚被草本植物所取代，進(jìn)而增強(qiáng)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(jìn)一步增強(qiáng)了水解酶活性。

“因此，植物—微生物交互作用是調(diào)控濕地胞外酶活性對長期排水響應(yīng)的關(guān)鍵因素?！瘪T曉娟說，這項(xiàng)研究解析了胞外酶活性對濕地排水的差異化響應(yīng)規(guī)律和調(diào)控機(jī)制，突破了以氧氣作用為核心的經(jīng)典“酶栓”理論。