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图 泥炭藓湿地中独特的金属-有机碳保护机制
在国家自然科学基金项目（批准号：42025303、42230501、31988102）等资助下，中国科学院植物研究所冯晓娟研究员团队发现泥炭藓湿地中独特的金属-有机碳保护机制。相关成果以“泥炭藓通过活化金属氧化物提高土壤对矿物结合有机碳的封存能力（Sphagnum increases soil's sequestration capacity of mineral-associated organic carbon via activating metal oxides）”为题，于2023年8月19日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-40863-0。
泥炭藓是一类重要富碳湿地（泥炭地）的旗舰物种，泥炭藓湿地是全球碳积累的热点区域。传统观点认为，泥炭藓湿地有机碳库以植物残体或颗粒态有机碳（POC）主导。但是，作为一种周转更慢的土壤碳库，矿物结合有机碳（MAOC）在泥炭藓湿地中的积累却未被关注。近期研究发现，泥炭藓独特的酚类代谢产物可以活化铁氧化物，并促进其与有机碳的结合。那么，与其他生态系统相比，泥炭藓湿地是否具有更强烈的金属-有机碳交互作用，进而对MAOC的积累产生重要影响呢？
为回答这一问题，冯晓娟团队对我国20个泥炭藓湿地和29个非泥炭藓湿地开展野外调查，结合文献数据分析，以及对泥炭藓扩张梯度下的土壤分析，比较了泥炭藓湿地、非泥炭藓湿地以及草地、森林和冻土分布区表层土壤中金属结合有机碳（bound OC）和活性铁铝氧化物的含量，并评估了bound OC对MAOC积累的影响。
结果表明，泥炭藓湿地是陆地生态系统中金属-有机碳交互作用的热点区域，其bound OC在土壤有机碳中的占比显著超过非泥炭藓湿地、森林、草地和冻土。泥炭藓湿地的酸性环境为铁铝氧化物的活化和积累创造了先决条件。泥炭藓独特的酸性酚类代谢产物进一步加强了金属-有机碳的交互作用，并在铁铝含量较高的火成岩型湿地中尤为显著。此外，泥炭藓湿地中MAOC随土壤有机碳增加而线性增加，没有明显的饱和点（图），其积累受到bound OC的主导。相比之下，其他陆地生态系统中MAOC随土壤有机碳的增加趋于饱和。
这项研究揭示了一种重要的碳封存机制，即泥炭藓通过活化金属氧化物促进湿地中MAOC的积累，并实现长期碳封存。泥炭藓不仅是一个“泥炭建造者（peat builder）”，还是一个高效的“铁锈工程师（rust engineer）”。这一发现对泥炭藓湿地的保护和恢复以及完善对全球碳循环的理解具有重要意义。