山東大學海洋學院姜昭陽教授課題組揭示了人工魚礁促進沿海碳穩定潛力的關鍵機制！

圖1 “水動力調控—微生物功能途徑”耦合框架

近日，山東大學海洋學院海洋牧場團隊姜昭陽教授課題組在國際環境領域權威期刊《Water Research》上發表最新研究成果，揭示了人工魚礁促進沿海碳穩定潛力的關鍵機制。研究生王璐為第一作者，姜昭陽教授為通訊作者。本研究得到國家自然科學基金（42176150）與海洋負碳排放（ONCE）計劃資助。

海洋牧場被寄予藍碳增匯與生態修復協同的期待，但人工魚礁在其中扮演的角色長期停留在增加生物量與提供棲息地的認知層面，關于其是否能夠促進碳穩定，以及這一效應通過哪些物理與微生物過程實現，仍缺乏系統的證據鏈。

鑒于人工魚礁可以改變流速、剪切與湍流結構并重塑近底層水體中顆粒輸運與沉降，同時影響沉積環境與氧化還原過程，進而可能改變微生物代謝路徑與溶解有機碳質量，本研究以雙島灣典型海洋牧場為研究場景，通過多尺度水動力模擬、沉積物與水體碳庫表征、暗培養過程實驗與宏基因組功能解析，構建從物理驅動到碳積累再到微生物功能過程的遞進邏輯，旨在回答人工魚礁促進碳穩定化潛力的機制基礎與工程啟示。

研究顯示，人工魚礁生境底棲碳儲存指標存在顯著空間異質性，沉積物TOC與碳儲量較高的站位往往伴隨更細粒徑沉積物，表明細顆粒捕獲與分選是碳穩定化表征增強的重要物理基礎；暗培養實驗進一步觀察到類蛋白組分降低、類腐殖質熒光信號相對增強的演化軌跡，指示微生物優先消耗易降解底物并伴隨更持久光學特征的累積；宏基因組證據揭示不同生境微生物功能分層與底物利用策略差異，CAZymes與peptidases的投入比例在不同礁區發生偏移；綜合模型將水動力指標、環境狀態變量、氮循環潛力與微生物功能聯系起來，支持水動力條件驅動微生物功能分配，并進一步關聯類腐殖質DOM信號與底棲碳庫指標的耦合路徑。

本研究表明人工魚礁可以通過改變底層水動力條件，增強顆粒捕獲與沉積物分選，進而塑造底棲碳庫的空間格局，同時在氮氧化還原相關微生物功能途徑的協同作用下推動DOM向類腐殖質特征增強的方向演化，最終體現為海岸碳穩定化潛力表征提升；這一“水動力調控—微生物功能途徑”耦合框架為海洋牧場碳匯可行性提供了機制層面的支撐，也為人工魚礁結構設計與空間布設服務藍碳工程與近岸生態管理提供了科學線索。

論文信息：

Wang L, Liang ZL, Lu DC, Lv SX, Li Z, Tan RS, Guo ZS, Wu HD, Wang YF, Xu XH, Yu JF, Li ZC, Zhang WY, Zheng WM, Jiang F, Yao MW, Zhou P, Jiang ZY*. Artificial Reefs Promote Coastal Carbon Stabilization Potential through Hydrological Condition and Microbial Pathways. Water Research, 2026, 125502.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135426001843

• 信息來源：山東大學海洋學院。

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