气候变化下土壤有机碳储量是土壤碳输入与输出之间平衡的结果。在草地和森林生态系统中进行的大量增温实验表明，气候变暖可以同时改变土壤碳的输入和输出过程，但鲜少改变土壤有机碳储量。与这一发现一致的是，区域和全球尺度尚的研究也未发现气候变暖对有机碳储存的显著影响。这主要是由于气候变暖对植物群落组成的影响较小，特别是对其优势物种的改变。湿地是土壤有机碳（SOC）的巨大储存库，在仅占地球陆地面积 6% 的区域内储存了全球三分之一的土壤有机碳。尽管世界范围内湿地植物的生物多样性很高，但在特定区域的水文条件下，湿地生态系统中的植物物种组成极其简单，一个或几个优势物种维持着生态系统功能。气候变暖会改变湿地优势物种的类型或比例，但其是否会对土壤有机碳储量产生较大影响目前还没有相关证据。

为此，作者利用中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站的长期增温实验平台（2014年建设），通过系统地监测植被群落、土壤有机碳输入、输出过程以及有机碳储量变化，揭示气候变暖对湿地土壤碳的影响机制。研究发现湿地土壤有机碳储存对气候变暖的响应呈现出阶段性特征。增温初期，碳输入和碳输出均有显著下降，但土壤有机碳储存量保持不变。然而，在 2020 年，土壤有机碳储存量下降了 21.4%，且这一下降趋势在随后的两年中持续存在。这主要是由于增温条件下优势植物物种（芦苇）的生物量发生了变化，导致碳输入减少，微生物对碳的降解作用增强，进而造成微生物残体碳的损失。这些结果突显了优势植物物种在驱动湿地土壤碳循环及其对气候变化的反馈中所起到的关键作用。

图1 土壤有机碳储量对增温的响应

图2 增温对微生物和植物残体碳的影响

图3 植物和微生物变量对增温的响应及其对微生物残体碳变化的贡献

图4 结构方程模型显示增温对土壤有机碳储量的影响路径

该野外增温实验表明，增温导致的优势物种（芦苇）的变化，使得湿地土壤碳大量流失。土壤有机碳（SOC）对增温的响应受到土壤碳输入（净初级生产力）和输出（异养呼吸）之间平衡的影响，而这种平衡在增温条件下是由芦苇生物量的变化所调控的。因此，湿地土壤有机碳对增温的响应方向和程度，取决于在气候变暖的情况下芦苇的调节作用以及植物与土壤之间的关系。鉴于湿地植被对气候变化高度敏感，土壤有机碳与气候变化之间的反馈方向可能会快速变化，这使得准确评估湿地碳储量变得更加困难。该研究结果强调，在未来对湿地碳循环的预测中，迫切需要考虑气候、植物和微生物的共同影响。

2025年5月6日，该论文以“Warming-Induced Plant Species Shifts Lead to Substantial Losses of Wetland Soil Carbon”为题在线发表在Ecology Letters。孙宝玉博士为该论文的第一作者，复旦大学聂明教授，华东师范大学夏建阳教授和中国科学院烟台海岸带所韩广轩研究员为论文的通讯作者。该论文得到科技部重点研发专项，国家自然科学基金，博士后创新人才支持计划等资助。论文链接https://doi.org/10.1111/ele.70129

          孙宝玉，硕士毕业于中科院烟台海岸带研究所，博士毕业于华东师范大学，目前在复旦大学从事博士后研究工作，研究方向为湿地生态学与全球变化。入选国家级“博士后创新人才”计划，上海启明星培育计划（扬帆专项），上海市“超级博士后”激励计划。主持国家自然科学基金青年项目和博士后面上资助项目。近年来围绕湿地生态系统的结构和功能对气候变化的响应开展野外实验观测与数据分析，探索气候变化背景下湿地生态系统演变规律与响应机制。相关成果以第一作者发表在Science Advances，Ecology Letters，Ecology，Global Change Biology，Journal of Plant Ecology等学术期刊。