气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳

沿海湿地是地球上生产力最高、碳含量最丰富的生态系统之一。海岸湿地的长期碳储量主要以土壤有机质（SOM）的形式存在于地下。除了作为碳汇外，土壤有机质还影响湿地生态系统的结构、功能和稳定性。为了预测和减轻气候变化的影响，有必要进一步了解环境因子如何控制湿地土壤有机质的。因此，作者选择了墨西哥湾北岸的跨不同气温带和降雨梯度的10个河口湿地进行调查，收集了10个河口湿地不同海拔和植被梯度带中的植物样品和土壤样品，综合分析了四个环境因素（包括：气候、植物群落、土壤母质和地形）对滨海湿地土壤有机碳的影响。

土壤蕴藏着陆地生态系统中最大的碳库，土壤中的碳储量高于比全球植物和大气中碳库之和。作为典型的滨海湿地生态系统，红树林和盐沼生存着具有高生产力的维管植物群落，这些植物产生的大量有机物由于存在限制分解的非生物条件而以土壤有机质的形式积聚在地下。另外，由于海平面上升导致的滨海湿地沉积物和有机质加速积累，为土壤有机质的累积和埋藏提供了连续不断的容纳空间。因此，滨海湿地生态系统地下碳储存和埋藏率是地球上众多生态系统中最高的。

了解气候变化对土壤有机质的影响在某些生态系统中尤为重要，例如在滨海湿地等生态系统中，相对较小的气候变化就可能导致生态系统丧失或在大景观尺度上引发生态系统结构和功能的变化。在滨海湿地中，基础植物种类扮演着重要的功能性角色，如红树植物、盐沼植物创造了生境，调节生态系统功能，支持着整个生态系统群落；这些物种同样也提供了整个生态系统的产品和服务。在面临海平面上升的情况时，基础植物物种通过淹没、植物生长、土壤有机质积累和沉积之间的生物地形学反馈，维持着滨海湿地的稳定。然而滨海湿地基础植物在面临气候变化引起的生态系统变迁时也具有脆弱性。

近年来，虽然作者对气候控制滨海湿地植物群落和地上生态系统属性的认识迅速提高，但气候因子对土壤和地下生态系统属性的影响还有待进一步研究。在图1中，作者阐明了气候对墨西哥湾北部沿海湿地植物群落的影响，然而对土壤性质的相应影响尚未完全了解（作者在图中用 ？表示）。在图2中，作者提出了陆地和海岸湿地文献中关于气候对碳相关土壤性质影响的假设。在陆地生态系统中，年平均降水量与土壤有机碳呈正相关，年平均气温与土壤有机碳呈负相关。然而，在滨海湿地，关于气候驱动因素对碳相关土壤特性的影响，有几种不同的假设（参见图2中的标题和虚线）。基于文献资料的分析表明，温度与滨海湿地土壤碳密度或土壤碳积累之间可能没有关系（图2，右图中的直线、虚线），降水量与滨海湿地地下碳储量之间可能存在正相关。然而，跨区域气候梯度下系统性和战略性的实测数据的缺乏，阻碍了作者对这些假设的验证和进一步了解气候驱动因素对沿海湿地土壤碳储存和循环的影响。

基于文献的分析，作者提出如下假设：1. 在研究区温度对滨海湿地土壤有机碳的影响很小或无显著影响；2. 降雨量、盐度和植物生产力对土壤有机碳具有显著的直接或间接影响；3. 由于地貌影响着淹没、沉积物供应和盐度分布，而他们同样都影响植物生产力，所以作者假设高程能够显著影响土壤有机碳含量。 

作者首先建立了一个滨海湿地通用模型，该模型是基于1941年Jenny创建模型的改进，并在前人模型的基础上加入了如盐分等影响滨海湿地的重要参数（图3）。同时，作者对图4中墨西哥湾北部的10个河口湿地中植被、土壤相关参数进行了取样调查和测量。