华南植物园揭示矿物添加对滨海湿地温室气体排放及海水碱度的调控作用

　　

随着全球气候变暖和海洋酸化问题日益严重，人们开始探索在沿海地区使用矿物添加作为增强碳汇和提高碱度的一种有前景的策略。然而，大多数相关研究主要集中在二氧化碳（CO₂）吸收上，而对甲烷（CH₄）减排的研究则相对较少，尽管甲烷是一种更强大的温室效应气体，其温室效应是二氧化碳的约28至36倍。

为了填补这一研究空白，中国科学院华南植物园可持续生态学团队开展了一项微宇宙培养实验，这项实验模拟了自然条件下的滨海湿地沉积环境来阐明不同矿物添加对温室气体排放（包括CO₂和CH₄）以及海水碱度的调节效果。研究表明，橄榄石的应用在后期有效地将滨海湿地沉积物从CO₂的排放转为吸收，实现了175%的减少率。这表明橄榄石具有显著的固碳能力，可以作为人为增强滨海湿地碳储存的有效手段。然而，单独使用橄榄石影响了镁离子的有效性，这对依赖镁离子的生物过程可能产生潜在影响。

而石膏的应用在早期阶段显著减少了53%的CH₄排放。不过，施用石膏导致了海水碱度的明显下降，这可能会加剧海洋酸化，并对海洋生态系统构成威胁。降低的碱度会削弱海洋生物如珊瑚和贝类形成碳酸钙骨骼或贝壳的能力，进而影响整个食物链和生态系统的稳定性。有趣的是，两种矿物的混合施用显示出减少CH₄排放的潜力，且不会损害海水的碱度和离子的生物可利用性。橄榄石与石膏的协同施用可能为滨海湿地管理提供了一种可持续的方法，在有助于控制甲烷这种强效温室气体排放的同时，还能维持海水的健康碱度水平。

该研究不仅为理解矿物添加如何影响滨海湿地的环境功能提供了一个新视角，也为应对气候变化提出了一个潜在的解决方案。相关研究成果已近期在线发表在国际学术期刊Science of the Total Environment上。华南植物园博士研究生周金戈为论文的第一作者，小良站站长王法明研究员为论文通讯作者。该项研究得到国家重点研发计划，中国科学院青年科学家基础研究项目，国家自然科学基金，广东省基础与应用基础研究基金，中国科学院青年创新促进会,一带一路科学组织等项目的共同资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.178128

图1. 微宇宙培养实验的实验设计及海水和气体收集的相关装置

图2. 不同矿物添加对温室气体排放和海水碱度的影响