揭秘武夷山国家公园生态系统碳通量与微生物的“奇妙世界”

近日，武夷山国家公园福建科研监测中心承担的福建省级林业科研项目“武夷山不同海拔生态系统碳通量的研究”项目取得可喜成果。项目组研究构建了碳储量的估算模型，通过该模型能清晰呈现武夷山国家公园近三十年碳储量的历史状况和动态变化规律。这个研究成果不仅能助力武夷山国家公园更好地管理森林资源，还为全球陆地生态系统碳循环研究提供了重要支持，对我国实现“碳中和”的大目标具有重要意义。

武夷山独特的地理气候环境为科研人员探索碳循环奥秘提供了绝佳场所

据介绍，项目组经过长达两年多的监测调查和数据分析，发现不同类型植被碳储量和碳通量差异很大，而在森林生态系统碳循环过程中，土壤微生物发挥着关键作用。

从不同类型植被碳储量和碳通量变化来看，草甸碳储量就像“小个子”，相对比较低；而阔叶林、混交林和针叶林的碳储量则像“大个子”，比较高。在碳通量方面，阔叶林是“大力士”，碳通量最大；针叶林则较弱，是最小的。这些差异的形成是多种因素共同作用的结果。

首先，海拔高度对碳储量和碳通量的影响较大。随着海拔升高，温度降低，植被生长也变得迟缓，植被的光合作用和呼吸作用也跟着减弱，碳的固定和释放量自然就减少了。

其次，植被的生长特点也很关键。不同的植被，其光合作用效率、呼吸作用强度、积累生物量的速度都不一样。如阔叶林，植物的叶片又宽又大，能更好地吸收阳光进行光合作用，固定的碳也就更多，所以碳储量和碳通量相对就比较大。

另外，土壤条件也是影响碳储量和碳通量的重要因素。土壤里的养分含量、微生物活动等情况，都会影响植被对碳的吸收和释放。一般来说，高海拔地区的土壤养分比较丰富，植被也长得更好，对碳的吸收和释放也更活跃，也就影响了碳储量和碳通量。

科研人员现场取样调查

土壤微生物在陆地生态系统碳循环过程里扮演着关键角色，而土壤酶活性和微生物养分限制的这些变化，会直接影响微生物对有机物的分解和转化，进而影响碳循环。项目组在研究土壤微生物的时候，发现了一些奇特的现象。比如，土壤酶活性和微生物养分限制在海拔梯度和土壤深度上的表现呈现出相反的变化趋势。海拔升高，土壤酶活性就像被“打气”一样增加，微生物磷限制却像“泄了气的皮球”一样降低。相反，土壤深度增加时，酶活性下降，磷限制又升高了。相关专家介绍，“这说明土壤酶活性和养分可用性，特别是磷的可用性，关系特别紧密。”

研究进一步发现，土壤有效磷和pH值是调节土壤酶活性的“大功臣”。高海拔地区的土壤营养丰富，有效磷含量高，能让土壤酶活性大大提高，微生物代谢也像被按下了“加速键”。微生物代谢加快，就能更高效地分解有机物，把其中的碳释放出来或者固定住，参与到碳循环中。而低海拔地区的土壤养分没那么多，酶活性受养分的影响也就没那么大。微生物分解有机物的速度和方式不同，参与碳循环的程度和效果也不一样。

土壤微生物磷限制在全球陆地生态系统里都很常见，热带地区像个“大火炉”，高温多雨，磷很容易淋失，导致微生物可利用的磷变少，微生物“吃”不到足够的磷，活力就会受到影响，分解有机物的能力下降，碳循环的速度和效率也就随之改变；寒带地区则像个“大冰箱”，温度低，微生物就像被冻住了一样，活性低，获取磷的能力也会变弱，因此对有机物的分解作用变小，碳循环的过程也就不那么顺畅了。这些土壤微生物的变化，对陆地生态系统的碳循环有着至关重要的影响，它们之间相互关联，共同维持着生态系统的平衡。

武夷山国家公园科技楼

为维护生态系统的可持续发展，武夷山国家公园自设立以来，先后与中国科学院、生态环境部南京环境科学研究所、南京林业大学等众多高校院所签订了战略框架协议，依托国家林草长期科研基地、武夷山国家森林生态定位站和武夷山国家公园研究院等平台，合作开展众多科研项目。“武夷山不同海拔生态系统碳通量的研究”项目于2023年开始由武夷山国家公园科研监测中心与南京林业大学合作开展，通过研究，项目组不仅探究到碳通量和微生物之间的奇妙关系，还建立了碳通量—碳储量模型，这个模型就像一个“预言家”，能准确预测不同植被类型在未来气候变化下的碳动态变化。

武夷山国家公园生物资源极为丰富，其核心区主峰黄岗山从山脚到山顶依次分布着常绿阔叶林、针阔叶混交林、针叶林、矮曲林、中山草甸五种不同类型的植被垂直带谱，随着海拔升高，水热条件也跟着变化。得益于这种独特的地理气候环境，武夷山国家公园就像是科研人员探索碳循环奥秘的“研究宝藏地”，也是研究森林生态系统碳通量变化规律和调控机制的绝佳场所。

随着更多科研团队在武夷山国家公园碳循环的神秘世界里不断探索，这片生态净土将成为解码中国“碳中和”战略的天然实验室，其研究成果不仅能为国家公园体系的碳汇核算提供科学范式，更将推动建立以生态系统服务价值为导向的绿色发展新机制。(文/图 武夷山国家公园福建科研监测中心)