滨海湿地是全球关键的“蓝碳”生态系统，对维系碳循环平衡、缓解气候变化具有重要作用。深层土壤碳库通常被认为具有较高的长期稳定性，是滨海湿地碳汇功能的重要贡献者。然而，在气候变暖背景下，深层土壤碳的动态响应及微生物调控机制尚不明确，这一问题制约着对滨海湿地蓝碳存储潜力的精准评估。近期，中国科学院烟台海岸带研究所滨海湿地演变机制与生态修复研究组、黄河三角洲站站长韩广轩研究团队，依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站，基于原位增温控制实验平台，结合土壤碳库动态监测、生物标志物及宏基因组组装基因组等技术，系统揭示了微生物响应增温、降低深层碳储存的关键调控机制，为气候变化背景下海岸带蓝碳资源的保护与评估提供了重要科学依据。

图1 增温对土壤有机碳存储和植物碳输入的影响

       针对土壤剖面碳存储对增温的响应，研究发现，深层（40–60 cm）土壤有机碳（SOC）对增温的敏感性显著高于表层，这暗示深层SOC稳定性可能被高估。研究进一步从植物固碳、呼吸碳损失和微生物固碳三个角度系统解析了增温对土壤碳库的调控过程。

在植物固碳方面，增温对植物净初级生产力（ANPP+BNPP）的影响呈现“初期促进—中期下降—后期中性化”的三相模式（图1）。在呼吸碳损失方面，土壤总呼吸（Rsoil）和微生物呼吸（Rh）表现出与植物输入同步的三相响应模式（图2）。此外，经过8年持续增温，土壤剖面微生物呼吸的温度敏感性（Q10）在对照与增温处理间已无统计差异。因此，长期增温导致的深层土壤碳储量降低，可能并不依赖于植物固碳能力变化或呼吸碳损失差异。

图2 增温对土壤碳排放的影响

图3 增温对微生物固碳的影响

      为明确深层碳固定下降的微生物调控机制，研究团队通过分析重构的494个非冗余基因组，发现11个对增温显著响应的宏基因组组装基因组（MAGs）中，全部携带碳固定基因且计数显著减少，这些基因主要涉及Calvin循环、Arnon-Buchanan循环和Wood-Ljungdahl途径三大碳固定途径。其中，变形菌门（Proteobacteria）、脱硫菌门（Desulfobacterota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）等具有碳固定能力的关键微生物门在增温处理下显著下降（图4），进一步印证了微生物对深层碳固定的调控作用。

图4 微生物组对增温的响应

通过整合长期增温条件下植物固碳、土壤呼吸碳损失及微生物碳固定过程的系统解析，研究团队强调，未来蓝碳评估与预测模型需充分考虑微生物固碳贡献，同时兼顾土壤剖面分层差异，才能有效提升对气候变化下海岸带蓝碳存储能力预测的准确性。相关成果以“Microbial responses to warming reduce deep blue carbon storage”为题，发表在国际期刊 Global Change Biology。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、国家重点研发计划等项目的支持。

论文信息：

Xiao, L., Liu, J., Noyce, G.L., Lee, J., Duarte, C.M., Zhou, M., Luo, M., Sun, R., Dang, R., Zhou, L., Zhang, L., Fu, C., Tan, Y., Yu, J., Han, G.* (2026). Microbial responses to warming reduce deep blue carbon storage. Global Change Biology, 32, 4: e70883. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.70883