泥炭地只占地球陆地面积约3%，却储存了全球约30%的土壤有机碳，是名副其实的“陆地碳库之王”。泥炭藓（Sphagnum）作为泥炭地的“生态系统工程师”，没有真正的根系和维管组织，只能依靠体表毛细作用吸收水分，因此对水文变化极为敏感。过去人们普遍认为，高水位、长期湿润是泥炭藓繁盛和碳封存的关键前提。随着全球气候变暖，干旱事件不断增多，泥炭藓的生存前景及其固碳能力引发关注。h次元
湿地生态与全球变化团队近期在《Quaternary Science Reviews》与《Catena》上发表的两项研究成果给出了一个反直觉的答案：干旱或许并非泥炭藓的敌人，反而可能激活泥炭地碳循环中一系列积极反馈。
这两项研究分别聚焦于两个截然不同的泥炭地系统。一项以我国亚热带神农架大九湖泥炭地为研究对象，由博士生郑平波作为第一作者，联合东北师范大学赵红艳教授完成；另一项聚焦于北方高纬度地区的瑞典Degerö Stormyr泥炭地，由博士后于小芳作为第一作者，联合贵州大学及瑞典农业科学大学的合作者完成。从亚热带到北极圈附近，从全新世到过去两千年，两个故事共同指向了泥炭藓碳循环与水分之间复杂而微妙的关系。
在大九湖泥炭地，研究团队通过高分辨率的植物大化石与地球化学指标，重建了过去16.4 ka的植被演替与碳积累过程。他们发现泥炭藓在全新世出现了两次显著扩张，分别发生在7.9-5.4 ka BP和4.2-3.4 ka BP。与同期地下水位埋深、pH值等古水文记录对比，一个清晰的规律浮现出来：地下水位埋深约10-30厘米的“适度干旱”时期，与泥炭藓的大规模扩张完美吻合。这一水位区间既避免了泥炭藓因过度干旱而死亡，也缓解了长期淹水导致的二氧化碳扩散受限问题——适度的水位下降使泥炭藓表面的水膜变薄，二氧化碳扩散效率提高，光合作用更加高效。
换句话说，适度干旱在亚热带泥炭地中创造了一个水气平衡的“黄金窗口”。更重要的是，泥炭藓的扩张进一步驱动了碳积累速率的提升，因为泥炭藓残体本身难以分解，加上其营造的酸性微环境强烈抑制了微生物对有机质的分解，使得更多的碳被长久封存于地下。
▲大九湖23ZK1泥炭地植被、碳积累和水文气候记录对比。（a）泥炭藓的相对丰度（本研究）;（b）泥炭藓孢子（Shi et al., 2008）和大化石（Zhao et al., 2007）相对丰度;（c）表观碳积累速率（aCAR，本研究）;（d）重建pH值（Zhang et al., 2020）;（e）重建的地下水位埋深（DWT；Liu et al., 2022）（f）藿类通量（Xie et al., 2013）
泥炭地是重要的碳储库，也是全球最大的天然甲烷排放源。干旱会对甲烷造成什么影响？研究团队将目光转向北方高纬度地区，关注北方泥炭地演化中一个典型的阶段转换：从莎草主导的矿养型泥炭地（fen）向泥炭藓主导的雨养型泥炭地（bog）的转变（fen-bog转变）。植物大化石记录显示，约公元1200年泥炭地发生了明显的fen-bog转变，莎草占比从超过70%骤降至不足10%，泥炭藓占比升至90%以上。碳累积速率也从fen阶段的29.4gCm⁻²yr⁻¹上升至bog阶段的44.3gCm⁻²yr⁻¹。这与亚热带大九湖的发现高度一致——泥炭藓的繁盛有利于碳固定。
但甲烷的故事更为复杂。研究者分析了多种脂类化合物的稳定碳同位素（δ¹³C），发现进入bog阶段后几乎所有脂类的δ¹³C值都出现了1.5‰到6‰不等的负偏，这通常意味着它们吸收了更多来源于甲烷氧化的贫¹³C的CO2。通过对比区域水文气候指标，研究者锁定了关键驱动因素——干旱事件。干旱导致水位下降，一方面使泥炭藓表面水膜变薄、二氧化碳扩散加快，另一方面扩大了有氧表层厚度、增强甲烷氧化菌活性。两种机制叠加，使干旱时期的bog系统出现了强烈的甲烷氧化-植物吸收耦合。也就是说，甲烷先被表层的好氧甲烷氧化菌氧化成CO2，这些CO2随后被泥炭藓甚至维管植物捕获并转化为有机质，将本可能释放到大气中的甲烷碳重新固定到植物生物量中，最终进入泥炭层实现长期封存。
▲Degerö Stormyr泥炭地脂类δ13C数据所记录的生物地球化学过程及其驱动机制。（a）欧洲温度异常（Luterbacher et al. 2016）；（b）大气CO2的 δ¹³C 值（Rubino et al., 2013; Graven et al. 2020）；（c）n-C23 和 n-C29 的 δ¹³C 值（本研究），（d）蒲公英赛烯和藿烯的 δ¹³C 值（本研究）；（e）斯堪的纳维亚半岛和波罗的海沼泽地区的综合标准化地下水位深度（Swindles et al., 2019）；（f）欧洲树木年轮所记录的干旱事件（Büntgen et al., 2021）
两个故事共同指向一个耐人寻味的结论，即泥炭藓并非一味依赖高水位，它恰恰利用了适度的水分胁迫，在干旱中开辟出一条既维持自身繁盛、又有利于整体碳汇功能的生存策略。在全球气候变化加剧的背景下，这两项研究给我们提供了一个新视角：泥炭地保护与管理中，一味维持高水位或许并非最优解，适当允许水文条件的自然波动，甚至模拟适度干旱的干扰，反而可能激活泥炭地自身的调节能力，维持甚至增强其长期碳汇功能。
Yu, X., Gao, Q., Peng, H., Zhang, Y., Nilsson, M.B., Bishop, K., Huang, X., 2026. Hydroclimate variability and methane cycling during the fen-bog transition of northern peatland. Catena 270, 110141. //doi.org/10.1016/j.catena.2026.110141
Zheng, P., Zhao, H., Huang, X., 2026. Moderate drying enhances the development of Sphagnum and carbon accumulation in the Dajiuhu peatland, central China. Quaternary Science Reviews 299, 110021. //doi.org/10.1016/j.quascirev.2026.110021
