走近碳迴圈裏的“幕後英雄”

　　我們生活在一個流動的星球。作為碳基生命的主要組成部分，碳元素在大氣圈、水圈、岩石圈和生物圈之間周流不息、迴圈往復，構成了地球生命的脈動。那麼，到底是誰在影響著碳迴圈的進程呢？

　　武夷山國家公園福建科研監測中心與南京林業大學合作開展的福建省級林業科研項目“武夷山不同海拔生態系統碳通量監測與研究”，旨在解碼森林生態系統的碳迴圈之旅。近日，該項目取得可喜成果。研究發現，土壤微生物就像“幕後英雄”般，在其中起到至關重要的作用。

這裡是天然實驗室

　　地處閩贛交界地帶的武夷山，擁有世界同緯度保存最完整、最典型、面積最大的中亞熱帶森林生態系統。得天獨厚的生態環境，使之成為全球生物多樣性保護與研究的關鍵地區。

　　早前，武夷山國家公園福建管理局官宣生物資源本底調查成果。這場為期3年多的調查，覆蓋了武夷山國家公園福建片區所有區域，共發現植物、昆蟲、大型真菌等多個類別的34個新物種，還調查到10個中國新記錄種。

　　不僅僅是新物種，與自然生態系統有關的諸多未解之謎，都可以在武夷山找到答案。

　　“武夷山國家公園內海拔1800米以上的山峰有30余座，擁有110多座超過1000米的山峰，其中主峰黃崗山海拔2160.8米，被稱為‘華東屋脊’。”武夷山國家公園福建科研監測中心工程師劉文芳説，黃崗山從山腳到山頂，氣候就像過山車般多變，依次演替出了常綠闊葉林、針闊混交林、針葉林、矮曲林、中山草甸等不同植被類型。這為科研人員探索大自然的奧秘提供了天然實驗室。

　　近年來，武夷山國家公園福建片區與中國科學院、生態環境部南京環境科學研究所、南京林業大學等科研院所簽訂了一系列戰略框架協議，合作開展生態科研項目。2023年啟動的“武夷山不同海拔生態系統碳通量的研究”項目，便是要利用這大自然的饋贈，探索碳迴圈的奧秘，研究森林生態系統碳通量變化規律和調控機制。

小小微生物撬動大迴圈

　　在碳迴圈研究中，碳儲量與碳通量是兩個重要指標。如果把森林生態系統比作一個銀行賬戶，那麼碳儲量相當於賬戶餘額，碳通量則可類比為銀行流水。經過兩年多的監測調查和數據分析，項目組發現，不同類型植被碳儲量和碳通量差異顯著。

　　從碳儲量看，草甸就像“貧困戶”，“存款”捉襟見肘，闊葉林、混交林和針葉林則是家底殷實的“暴發戶”；從碳通量看，闊葉林家的生意最紅火，流水單又長又多，針葉林則門可羅雀，生意略顯慘澹。

　　是什麼引起了“貧富差異”？研究發現，這是多重因素共同作用的結果。

　　眾所週知，海拔越高，氣溫越低，植被生長也變得更遲緩，光合作用和呼吸作用隨之減弱。光合作用製造的有機物少了，固碳量自然就少了；呼吸作用消耗的有機物少，排碳量也跟著少了。換言之，同等條件下，高海拔地帶的植被碳儲量和碳通量要少於低海拔地區。

　　除了海拔因素，植被自身的生長特點、土壤條件，都影響著植被碳儲量與碳通量。

　　闊葉林的葉片又寬又大，宛若火力全開的光伏板，能更高效進行光合作用，固定更多空氣中的二氧化碳。高海拔地區的土壤養分比較豐富，植被也長得更好，對碳的吸收和釋放也更活躍，從而影響了碳儲量和碳通量。

　　在這個過程中，微生物是容易被忽視的“幕後英雄”。

　　“土壤微生物在代謝過程中，通過分解和轉化土壤中的有機物，影響碳迴圈。”項目組成員、南京林業大學教授徐俠説，這位“幕後英雄”能否發揮十八般武藝，與其所處的環境，特別是土壤中的養分與酶活性休戚相關。

　　高海拔地區的土壤就像“營養豐富的大禮包”，有效磷含量高，能讓土壤酶活性大大提高，為微生物提供了充足的食物來源。吃得越多，幹活就越起勁。微生物代謝就像被按下了“加速鍵”，能夠更高效地分解有機物，把其中的碳釋放出來或者固定住。反之，到了低海拔地區，土壤養分沒那麼多，像個“小瘦包”，微生物參與碳迴圈的程度和效果也就不一樣了。

加快解鎖森林“碳密碼”

　　其實，土壤養分對微生物的影響，在全球陸地生態系統裏都很常見。

　　熱帶地區像個“大火爐”，高溫多雨，磷就像調皮的小精靈，很容易淋失，微生物“吃”不到足夠的磷，活力就會受到影響，分解有機物的能力下降，碳迴圈的速度和效率也就跟著改變了；寒帶地區則像個“大冰箱”，溫度低，微生物就像被“封印”了一樣，對有機物的分解作用就變小了，碳迴圈的過程也就不那麼順暢了。

　　“土壤微生物的變化，對陸地生態系統的碳迴圈有著至關重要的影響，它們之間相互關聯，共同維持著生態系統的平衡。”徐俠説。

　　通過研究，項目組不僅探究到碳通量和微生物之間的奇妙關係，還建立了碳通量—碳儲量模型。這個模型既可以帶著人們“穿越”到過去，復盤武夷山國家公園近30年碳儲量的歷史狀況和動態變化規律；又像一個超級“預言家”，能準確預測不同植被類型在未來氣候變化下的碳動態變化。

　　“該研究成果不僅能為國家公園體系的碳匯核算提供科學範式，更將推動建立以提升生態系統服務價值為導向的綠色發展新機制，助力武夷山國家公園更好地管理森林資源，為全球陸地生態系統碳迴圈研究提供了重要支援，對我國實現‘雙碳’目標具有重要意義。”劉文芳説。

　　作為全國最“綠”省份，福建正加速解鎖森林生態系統裏的“碳密碼”。記者從福建省林業局獲悉，近年來，全省實施“武夷山不同海拔生態系統碳通量監測與研究”“福建省主要林分類型碳匯計量及動態監測”“基於碳匯功能提升的針葉人工林提質增效研究”等10多個涉及林業碳匯的省級林業科研項目立項，進一步加強林業碳匯基礎研究。同時，福建還組織開展全省林業碳匯專項調查，按照森林類型、起源和齡組選取森林樣地，開展喬木層、灌木層、草本層、枯落物、枯死木生物量和土壤有機碳調查，構建了福建林業碳匯計量監測體系。（記者 張輝 通訊員 肖芳奕）