我国滨海湿地微生物残留碳如何分布？受哪些因素影响？
How is residual carbon distributed in China’s coastal wetlands? What factors influence this distribution?
微生物残体碳是如何保存下来的？
土壤有机碳（SOC）是地球碳循环的重要组成部分，而微生物残体碳（MNC）是土壤有机碳中不可忽视的来源，当微生物死亡后，它们的细胞残骸并不会完全消失，这些残体富含氨基糖、蛋白质和脂类等有机物质，通过与细小的土壤颗粒结合形成稳定的复合物或某些残体成分如真菌细胞壁的几丁质难以被其他微生物分解而保存下来。那么，我国滨海湿地微生物残留碳如何分布呢？受哪些因素影响呢？
微生物残体碳调查方法
为了全面了解我国滨海湿地微生物残留碳的分布规律，研究团队对沿海的101个滨海湿地进行了系统的野外调查，采样点涵盖了红树林湿地、盐沼湿地和光滩湿地三种典型的滨海湿地类型，分别为26、36和39个采样点。
在每个采样点，研究人员采集表层0-2厘米土壤样品，测定盐度、氧化还原电位和pH值、土壤有机碳、总氮、有效磷等理化性质以及植物生物量，并通过氨基糖（Amino Sugars, AS）生物标志物法监测了微生物残留碳。此外，研究还整合了全球和我国的农田、森林、草地、稻田和滨海湿地的相关数据进行对比分析。
氨基糖生物标志物法
氨基糖生物标志物法是一种通过分析特定微生物细胞壁成分来量化微生物残留碳的技术方法，主要是利用细菌和真菌细胞壁中含有独特的氨基糖成分。比如细菌主要含胞壁酸（Muramic acid, MurA），几乎仅存在于细菌细胞壁中，真菌主要含葡萄糖胺（Glucosamine, GluN），但也可能存在少量细菌来源的葡萄糖胺，其他氨基糖如半乳糖胺、甘露糖胺主要来自植物或动物。
微生物残体碳的计算公式
微生物残体碳（MNC）主要由细菌残体碳（BNC）和真菌残体碳（FNC）组成。细菌残体碳（BNC）。BNC中的系数52是根据文献中细菌细胞壁中碳与MurA的摩尔比转换而来；FNC中的葡萄糖胺GluN是是真菌和细菌共有的氨基糖，因此需扣除细菌贡献的部分，假设细菌中MurA与GluN的摩尔比为1:2，系数9是真菌细胞壁中碳与GluN的转换因子，反映了真菌残体的碳含量。
$\text{BNC} , (\text{mg/g}) = \text{MurA} \times 52$
$\text{FNC} , (\text{mg/g}) = \left( \frac{\text{GluN}}{179.17} - 2 \times \frac{\text{MurA}}{251.23} \right) \times 179.17 \times 9$
$\text{MNC} = \text{FNC} + \text{BNC}$
我国滨海湿地微生物残留碳研究发现
研究发现，三种滨海湿地类型的微生物残留碳含量存在显著差异，红树林微生物残体碳含量最高为10.90 mg/g，而盐沼和光滩的微生物残体碳含量相对较低，盐沼含量为1.89 mg/g，光滩含量为2.60 mg/g。
为什么会出现这样的差异呢？研究发现，植物生物量和藻类生物量与微生物残体碳呈显著正相关，表明初级生产力是调节滨海湿地MNC积累的主导因素。在红树林和盐沼中，增加的初级生产力意味着更多的植物源化合物（如叶片、根系凋落物和木质素酚类）输入，这些物质为微生物生长提供了主要能源，与盐沼相比，红树林拥有更发达的地下根系系统，更易被微生物分解。
然后，年均温度和年均降水量与与微生物残体碳也呈正相关，气候变暖可能增加滨海湿地的微生物残体碳浓度，然而温度影响是间接影响，仅通过调节植物生物量对微生物残体碳产生的间接影响。
在土壤方面，在不同湿地类型中，土壤性质对微生物残体碳积累的影响各异，土壤的性质直接影响微生物残体碳浓度。比如红树林的有效磷呈正效应，通过缓解磷限制，促进真菌残留；而在盐沼中，沉积物粒径与微生物残体碳呈负相关，粒度越大，微生物残体碳越低，那些较细的颗粒通过矿物结合保护机制稳定微生物残体碳；光滩则主要受水分影响，土壤水分越多，微生物残体碳越高，可能是由于增加的水分刺激微生物合成代谢活动，提高底物可用性和扩散。
此外，在微生物残体碳（MNC）与土壤有机碳（SOC）比值方面，滨海湿地的比例低于陆地生态系统，占比26.3%，而陆域的森林占比30%-60%，农田占比40%-70%，草地占比占比20%-45%。 这种占比低可能是由于厌氧环境有关，这种环境抑制了微生物和植物源碳的分解，导致微生物残体碳水平和贡献率降低。
滨海湿地微生物残留碳研究存在的问题
这项研究揭示了滨海湿地微生物残留碳的空间分布格局及其驱动机制，不过，研究仅分析了表层土壤0-2 cm，可能低估深层土壤的微生物残体碳贡献，尤其是红树林根系较深的区域。
图：概述了土壤有机碳的主要成分以及微生物坏死菌碳积累的驱动因素，以应对植物变化🔽
AP，有效磷;C，碳;Chl_a，叶绿素a；LAT，纬度；MAP，平均年降水量；MAT，平均年温度；SED，沉积物粒度；W，土壤含水量。
❓思考题：在我国滨海湿地中，微生物残留碳含量最高的生态系统类型是？
A. 红树林
B. 盐沼
C. 光滩
D. 稻田
参考答案：（点击查看）
A.
解析：研究显示红树林的MNC浓度达10.90 mg/g，显著高于盐沼（1.89 mg/g）和光滩（2.60 mg/g）。
参考文献：Zhang, Jiawei, et al. “Spatial distribution and driving factors of microbial necromass carbon in coastal wetlands of China.” Functional Ecology (2025).https://doi.org/10.1111/1365-2435.70095