受季節(jié)性降水不均和潮汐影響，海水入侵已成為威脅沿海稻田土壤的主要環(huán)境問題之一。土壤有機(jī)碳庫(kù)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大、最活躍的碳庫(kù)，其儲(chǔ)量的微小變化都深刻影響著全球碳平衡與氣候變化。而稻田因其獨(dú)特的長(zhǎng)期淹水環(huán)境，具備了強(qiáng)大的碳封存潛力，是不容忽視的重要土壤有機(jī)碳庫(kù)，但海水入侵對(duì)溶解性有機(jī)碳的吸附和固相有機(jī)碳的形態(tài)轉(zhuǎn)化的機(jī)制仍不明確，缺乏定量研究。
針對(duì)這一問題，廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所劉同旭研究員團(tuán)隊(duì)以稻田土壤有機(jī)碳為研究對(duì)象，探究氧化還原交替條件下稻田土壤有機(jī)碳組分轉(zhuǎn)化及溫室氣體產(chǎn)生過程。研究發(fā)現(xiàn)，高鹽度條件導(dǎo)致土壤溶解性有機(jī)碳顯著釋放，同時(shí)抑制了鐵循環(huán)過程，進(jìn)而影響對(duì)土壤有機(jī)碳的固定。此外，鹽度還顯著抑制了甲烷和二氧化碳的產(chǎn)生。
本研究揭示了三方面的潛在機(jī)制：首先，海水帶入的鈉離子和氯離子通過競(jìng)爭(zhēng)作用會(huì)降低土壤礦物與有機(jī)質(zhì)間的靜電吸引力，進(jìn)而促進(jìn)活性有機(jī)碳釋放到溶液中。其次，高鹽度條件下，氯離子的毒性會(huì)導(dǎo)致鐵還原菌相對(duì)豐度及其活性降低。引入的硫酸鹽作為電子受體與鐵氧化物競(jìng)爭(zhēng)，會(huì)抑制鐵氧化物還原，并降低鐵鋁礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳的釋放。最后，高鹽度條件對(duì)甲烷和二氧化碳產(chǎn)生的抑制作用，可能與氯離子導(dǎo)致的產(chǎn)甲烷基因豐度降低和微生物活性下降相關(guān)，也與硫酸鹽的底物競(jìng)爭(zhēng)存在一定關(guān)系。上述發(fā)現(xiàn)闡明了海水入侵影響了沿海稻田碳循環(huán)和溫室氣體排放的機(jī)制，在土壤修復(fù)中需重點(diǎn)關(guān)注碳穩(wěn)定性和微生物活性。
以上成果發(fā)表于地學(xué)權(quán)威期刊Geochimica et Cosmochimica Acta。博士研究生池文婷和楊陽(yáng)博士為共同第一作者，劉同旭研究員為通訊作者。該研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后基金和廣東省科學(xué)院發(fā)展專項(xiàng)資金等項(xiàng)目的資助。
海水入侵促進(jìn)溶解性有機(jī)碳釋放的機(jī)理示意圖
論文信息：Wenting Chi#, Yang Yang#, Pei Wang, Chao Guo, Zebin Hong, Shiwen Hu, Kuan Cheng, Shan Wang, Han Li, Qi Wang, Ying Li, Yang Wu, Yibing Ma, Tongxu Liu*. Seawater intrusion causes substantial release of dissolved organic carbon in coastal paddy soils. Geochimica et Cosmochimica Acta. In Press.
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.06.007
供稿：省科學(xué)院土壤環(huán)境所
撰稿：池文婷 楊陽(yáng)
審稿：黃丹?董軍?羅璇
校稿：徐超?肖捷?章震
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