一“碳”究竟：湿地的固碳能力到底有多强？

湿地的固碳能力到底有多强？

湿地被称为“淡水之源”“地球之肾”，有蓄洪防旱、调节气候、净化水质等重要生态功能，是生物多样性的宝库。更重要的是，湿地有优越的固碳能力，是重要的“碳汇”。那么。湿地到底是怎样把“碳”吸收并储存起来的呢？

土壤微生物：能力出众的“捕碳者”

提到固碳，大家往往想到的是植物通过光合作用将大气中的CO₂捕获，合成为有机物进行储存的过程。其实，湿地更隐藏着神秘的“土壤碳库”——湿地土壤中丰富的微生物可以通过分解、转化与稳定作用促进土壤碳长期保存，少数自养微生物和藻类更是可以直接固定CO₂。

研究表明，天然湿地储存了陆地生态系统中20%-30%的土壤有机碳，小小的微生物们在固碳过程中功不可没！湿地生态系统往往包括了多种不同的土壤环境，不仅富含其他生态系统中常见的变形菌、拟杆菌等微生物，也有在淹水土壤中大量繁殖的厌氧菌和藻类伴生菌，使得形成高物种多样性的微生物群落。

与高等植物和某些能够“单打独斗”的自养微生物不同，土壤微生物的固碳能力可以通过多个物种的通力合作实现。它们的某些代谢产物可以从细胞中扩散到环境中，再被周围其他微生物摄取利用，某些微生物还会向环境中分泌一些可以催化化学反应的酶，直接对环境中的物质进行利用和改造。这些微妙的机制使湿地中的土壤微生物成为了一个有机的整体，通过群落协作提高有机碳的生成和稳定效率。

湿地垦殖，会影响碳汇功能吗？

这种精妙的合作模式丰富了湿地生态系统的固碳途径，但也带来了一个问题：一旦这个微生物“联盟”被破坏，湿地的固碳能力会大打折扣吗？研究者对开垦后的湿地进行了追踪研究，发现开垦后土壤微生物的生长变快，丰度提升，但固碳能力反而下降了。

这源于微生物的“收支平衡”：如果我们把微生物的固碳能力看作是“挣钱”的过程，那么在微生物的生命活动中还存在许多不可或缺的“花钱”过程。微生物表现出的“固碳”，其实是单位时间内挣钱多于花钱，因此整体存款表现为增加的过程。而当湿地被开垦后，微生物生长变快，需要“花钱”的消费也必然变多。在这个过程中，微生物的碳利用效率降低，类似于花钱变得大手大脚，最终“存款”增长变慢甚至消耗殆尽。因此，保护湿地对于增强土壤固碳能力至关重要。

城市小微湿地：固碳新势力？

城市中与人类相伴的小型湿地虽受人类活动影响大、富营养化程度高，却可能具备独特固碳能力。

研究显示，与内陆自然湿地相比城市湿地的土壤微生物种类发生了变化，与植物伴生的微生物丰度降低，但是与藻类伴生的微生物丰度增加。这可能与城市湿地富营养化程度高、藻类含量较高相关。在不同类型的城市湿地中，河流等具有流动水源的小型湿地微生物多样性程度更高，说明水体的更新对土壤微生物丰富度有利。对城市湿地中的土壤微生物进行测序后发现，城市湿地宏基因组编码的固碳途径完整度超过70%，这个数值在天然湿地和城市湿地中的差别不大，说明驱动碳循环对于湿地存续很重要，因此在宏基因组上表现保守。

城市湿地微生物在固碳方面存在丰富的物种储备，包含丰富的固碳途径，这说明城市湿地完全具备高效固碳基础。但考虑到土壤pH值、温度和人类干扰都可能对土壤微生物代谢造成影响，城市湿地的实际固碳能力波动较大，要想真的让它们发挥固碳作用，日常管理和定期修复是不可缺少的。若是土壤微生物群落发生微妙的变化，导致CH₄等气体排放增加，城市小微湿地也可能从净汇变为净源，无法起到固碳作用。

但惊喜的是，城市湿地中具有降解环境污染物（甲苯、三氯乙烯）的微生物占比高于自然湿地，说明城市湿地能根据人类干扰情况进行自我调整修复。

城市湿地不仅具备固碳能力，还发展出与人类活动相关的特殊固碳能力。随着生态文明推进，城市小微湿地的保护和建设正逐步落实，融入人类生活，绿色城市、绿色发展已经从梦想照进现实！

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作者：何一文 清华大学本硕，中学教师

审核：李旭 中国科协研究员，中国科学技术大学副教授

出品：科普中国

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