湖泊不仅是重要的生态系统，更是全球碳循环的重要环节。然而，随着富营养化的加剧，许多湖泊已逐步沦为温室气体排放的“热点”，加剧了全球气候变化。近日，一项新研究揭示了一种潜在的解决方案：沉水植物修复不仅能改善湖泊水质，还能通过增强微生物碳泵，促进溶解有机碳封存，从而减少温室气体排放。

    该研究以Macrophyte Restoration Promotes Lake Microbial Carbon Pump to Enhance Aquatic Carbon Sequestration为题，发表在环境生态学领域权威期刊 Global Change Biology 上。研究由中国科学院南京地理与湖泊研究所吴庆龙研究员团队邢鹏研究员和海南大学高树基教授共同通讯，博士生陈鹤为第一作者，并获得国家自然科学基金、江苏省碳达峰碳中和科技创新专项等项目资助。

    修复湖泊：不仅仅是清澈的水

    传统的湖泊修复主要关注水质改善，例如减少氮磷等营养物质含量和控制藻类暴发。然而，本研究通过对同一湖泊内修复区与未修复区的一年期对比，发现沉水植物修复的生态效应远不止于此。研究结果表明，修复后的湖区不仅营养盐浓度和藻类生物量大幅下降（氮、磷和叶绿素 a 均减少超过50%），更重要的是，湖泊中的难降解溶解有机质显著增加，为湖泊碳封存创造了有利条件。

    具体而言，修复区的湖泊水体中，高度不饱和化合物增加了9.52%，富含羧基的环烷分子增加了8.68%，多环芳烃和多酚类化合物增加了37.54%，SUVA₂₅₄（表征有机碳惰性特征的光学指标）增加了20.21%。这些变化表明，修复区水体中含有更多难以降解的有机碳，这对长期碳封存至关重要。

    微生物碳泵：湖泊“碳银行”的关键

    微生物在湖泊碳循环中扮演着核心角色，它们不仅分解有机质，还能通过微生物碳泵机制合成难降解的溶解有机碳，从而长期封存碳。研究团队运用了随机森林分析这一机器学习方法，筛选出了在促进碳封存方面发挥关键作用的微生物类群（见下图）。

    结果显示，在沉水植物修复的湖区，关键的碳泵功能微生物（如Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria和Actinobacteria）显著富集。进一步的结构方程模型分析揭示了生态修复如何改变湖泊的微生物碳封存路径：沉水植物的恢复及其对溶解氧的提升，促进了微生物碳泵的活性，使湖泊碳封存能力增强。

    减缓温室气体排放，助力应对气候变化

    除了提高碳封存能力，沉水植物修复还能显著减少甲烷排放。富营养化湖泊往往由于藻类大量死亡和分解，导致底部缺氧，从而促进甲烷的产生。而本研究表明，修复区溶解氧水平更高，水下环境更稳定，使得甲烷排放大幅减少，从而降低湖泊对全球变暖的贡献。

    生态修复的新视角：从水质改善到碳封存

    本研究为湖泊生态修复提供了全新的视角。过去，沉水植物修复被认为主要是改善水质，而本研究进一步证明，这种修复方式还能通过增强微生物碳泵，提高湖泊碳封存能力，并减少温室气体排放，为未来应对气候变化提供了新的生态工程思路。

    在全球气候变化的大背景下，这项研究不仅拓展了我们对湖泊碳循环的认识，也为未来的生态修复和气候治理提供了科学依据。

    论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.70086