本報記者 張輝 通訊員 肖芳奕

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、巖石圈和生物圈之間周流不息、循環(huán)往復，構成了地球生命的脈動。那么，到底是誰在影響著碳循環(huán)的進程呢？

武夷山國家公園福建科研監(jiān)測中心與南京林業(yè)大學合作開展的福建省級林業(yè)科研項目“武夷山不同海拔生態(tài)系統碳通量監(jiān)測與研究”，旨在解碼森林生態(tài)系統的碳循環(huán)之旅。近日，該項目取得可喜成果。研究發(fā)現，土壤微生物就像“幕后英雄”般，在其中起到至關重要的作用。

這里是天然實驗室

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(tài)系統。得天獨厚的生態(tài)環(huán)境，使之成為全球生物多樣性保護與研究的關鍵地區(qū)。

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(qū)所有區(qū)域，共發(fā)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(tài)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(jiān)測中心工程師劉文芳說，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(qū)與中國科學院、生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學研究所、南京林業(yè)大學等科研院所簽訂了一系列戰(zhàn)略框架協議，合作開展生態(tài)科研項目。2023年啟動的“武夷山不同海拔生態(tài)系統碳通量的研究”項目，便是要利用這大自然的饋贈，探索碳循環(huán)的奧秘，研究森林生態(tài)系統碳通量變化規(guī)律和調控機制。

小小微生物撬動大循環(huán)

在碳循環(huán)研究中，碳儲量與碳通量是兩個重要指標。如果把森林生態(tài)系統比作一個銀行賬戶，那么碳儲量相當于賬戶余額，碳通量則可類比為銀行流水。經過兩年多的監(jiān)測調查和數據分析，項目組發(fā)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(fā)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，生意略顯慘淡。

是什么引起了“貧富差異”？研究發(fā)現，這是多重因素共同作用的結果。

眾所周知，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。光合作用制造的有機物少了，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于低海拔地區(qū)。

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(qū)的土壤養(yǎng)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“幕后英雄”。

“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，影響碳循環(huán)?！表椖拷M成員、南京林業(yè)大學教授徐俠說，這位“幕后英雄”能否發(fā)揮十八般武藝，與其所處的環(huán)境，特別是土壤中的養(yǎng)分與酶活性休戚相關。

高海拔地區(qū)的土壤就像“營養(yǎng)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，干活就越起勁。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(qū)，土壤養(yǎng)分沒那么多，像個“小瘦包”，微生物參與碳循環(huán)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(yǎng)分對微生物的影響，在全球陸地生態(tài)系統里都很常見。

熱帶地區(qū)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，碳循環(huán)的速度和效率也就跟著改變了；寒帶地區(qū)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，碳循環(huán)的過程也就不那么順暢了。

“土壤微生物的變化，對陸地生態(tài)系統的碳循環(huán)有著至關重要的影響，它們之間相互關聯，共同維持著生態(tài)系統的平衡?！毙靷b說。

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系，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(tài)變化規(guī)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(tài)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范式，更將推動建立以提升生態(tài)系統服務價值為導向的綠色發(fā)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(tài)系統碳循環(huán)研究提供了重要支持， 對我國實現‘雙碳’目標具有重要意義。”劉文芳說。

作為全國最“綠”省份，福建正加速解鎖森林生態(tài)系統里的“碳密碼”。記者從福建省林業(yè)局獲悉，近年來，全省實施“武夷山不同海拔生態(tài)系統碳通量監(jiān)測與研究”“福建省主要林分類型碳匯計量及動態(tài)監(jiān)測”“基于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(yè)碳匯的省級林業(yè)科研項目立項，進一步加強林業(yè)碳匯基礎研究。同時，福建還組織開展全省林業(yè)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(yè)碳匯計量監(jiān)測體系。

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