《Perspectives in Ecology and Conservation》:Partitioning autochthonous and allochthonous carbon in mangroves of the Brazilian Amazon coast
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本研究针对亚马逊海岸红树林土壤有机碳来源不明确的问题,通过稳定碳氮同位素分析与贝叶斯混合模型,量化了三角洲与河口红树林中自生源(54–67%)与外源碳的贡献。结果显示河口红树林自生碳主导性更强,为巴西红树林修复及蓝碳(Blue Carbon)信用体系提供了区域特异性数据支撑,对全球气候变化减缓策略具有重要指导意义。
在气候变化日益严峻的背景下,红树林作为高效的“蓝色碳汇”生态系统,其土壤中封存的有机碳对减缓全球变暖具有重要作用。然而,红树林土壤有机碳的来源复杂,既包括红树林植物自身凋落物和根系分解产生的自生碳,也包含通过河流或海洋输入的外源碳。不同海岸地貌环境(如三角洲与河口)如何影响碳来源的分配比例,一直是科学界关注的焦点。传统研究多依赖全球尺度的模型估算,缺乏区域特异性数据的验证,这限制了红树林碳汇功能的精准评估,也影响了红树林修复项目在碳信用市场中的价值量化。
为厘清亚马逊海岸红树林碳来源的分配规律,Gabriel Carvalho Coppo等研究人员在《Perspectives in Ecology and Conservation》上发表了题为“Partitioning autochthonous and allochthonous carbon in mangroves of the Brazilian Amazon coast”的研究论文。该研究通过系统采集三角洲与河口红树林的土壤样本,结合稳定同位素技术与贝叶斯混合模型,首次在区域尺度上量化了自生与外源碳的贡献,为巴西国家红树林修复目标和蓝碳信用机制提供了关键科学依据。
本研究主要采用以下关键技术方法:
- 1.
野外采样与环境参数测定:在亚马逊三角洲与河口区域17个站点采集469份土壤样本(深度0–200 cm),同步测量土壤盐度、pH和氧化还原电位。
- 2.
土壤有机碳与稳定同位素分析:通过元素分析仪和同位素比率质谱仪测定土壤有机碳含量、δ13C和δ15N值,并计算碳氮比。
- 3.
贝叶斯混合模型:利用MixSIAR包构建四端元模型(红树叶、根、河流与海洋颗粒有机碳),量化各来源对土壤有机碳的贡献比例。
- 4.
统计分析:采用PERMANOVA和主成分分析比较不同地貌与深度的碳积累差异。
土壤有机碳含量及同位素特征
三角洲红树林土壤有机碳含量显著低于河口区域(1.84% vs. 2.78%),且表层土壤有机碳富集程度更高。δ13C值在三角洲红树林中更偏负,表明其外源碳输入以陆源C3植物为主;而河口区域δ13C偏正,反映海洋有机碳贡献显著。碳氮比在河口红树林中更高,进一步印证了自生碳的主导地位。
贝叶斯混合模型
模型显示,自生碳是红树林土壤有机碳的主要来源,在三角洲和河口分别占54.9%和61.5%。河流输入对三角洲红树林的贡献达24%,是河口区域的3倍;而海洋输入在河口红树林中占比更高。表层土壤中红树根系碳贡献最大,深层土壤则以根系降解产物为主。
讨论与意义
该研究揭示了海岸地貌对碳来源分配的关键调控作用:河口红树林因盐度更高、植物生产力强,自生碳主导性显著,其修复可带来更高的蓝碳信用附加值;而三角洲红树林与亚马逊河流域健康紧密关联,易受上游人类活动影响。研究强调,在碳信用计量中需区分自生碳的“额外性”与外源碳的“稳定性”,避免高估修复项目的碳汇潜力。此外,铁介导的有机-矿物结合机制可能进一步促进河口红树林碳的长期保存。
本研究通过同位素与模型联用,为红树林碳汇的精准评估提供了方法论范本,不仅支持巴西“2030年修复1.7万公顷红树林”的国家战略,也为全球蓝碳政策制定提供了区域实证数据。未来需关注气候变化对碳埋藏通量的影响,并开发融合碳稳定性的信用计量模型,以强化红树林在气候治理中的生态价值。