密丛型苔草为适应地表过湿或积水环境的变化密集生长和根系迭生而产生地表起伏，形成草丘微地貌（又称“塔头”）。苔草草丘作为一种独特的湿地景观和珍贵的自然资源，广泛分布于北方泥炭地，具有生物多样性维持、碳固存、净化水质、提供生物栖息地等生态功能。近几十年来，由于人类大规模的开发利用，密丛型苔草沼泽面积急剧减少，功能退化。然而，目前关于密丛型苔草沼泽生态功能维持机制的认识仍较为有限，制约了对密丛型苔草沼泽保护和恢复的技术研发和科学决策。为解决上述问题，中国科学院东北地理与农业生态研究所姜明研究员团队与东北师范大学王升忠教授团队以长白山区泥炭地为研究区，联合开展了密丛型苔草泥炭沼泽生物多样性和碳库功能维持及其稳定性机制研究。
　　在生物多样性维持方面，发现密丛型苔草沼泽的物种多样性显著高于梳丛型苔草沼泽。一方面，密丛性苔草草丘的物种丰富度与草丘的表面积显著正相关。相比梳丛型苔草沼泽，草丘的存在可使地表表面积增加40%，为植物生长提供更多的生存空间，增加了生物多样性。另一方面，草丘微地貌形成了丘上和丘间两种微生境，积水状况、土壤温湿度和养分状况等呈现显著差异，为不同水分和养分适应型植物提供了适宜的生存环境，增加了生物多样性（Wang et al., 2018）。泥炭地开垦后，密丛型苔草优势物种在土壤种子库中基本消失，但残存土壤种子库可使地上植被自然恢复成新生的湿地植物群落。因此，恢复过程中，需要通过塔头移栽等手段，结合水文、地貌等环境条件的改造，支撑泥炭地生物多样性的恢复与保护（Wang et al., 2020）。
　　在土壤碳库功能维持及其稳定性方面，精确计算了密丛型苔草沼泽的碳储量，为科学评估泥炭沼泽的碳库功能提供科学支撑。草丘微地貌使泥炭地土壤有机碳储量和活性有机碳组分呈现明显的空间异质性。其中，丘上土壤有机碳浓度和活性有机碳含量（LFOC、EOC、MBC、DOC）显著高于丘下和丘间位置。平均而言，草丘占泥炭地地表单位面积的30%，却储存了表层30cm范围内有机碳总量的56%。因此，草丘具有更高的有机质积累和碳储存能力，而传统的研究和估算方法因忽略草丘而使该类泥炭地土壤有机碳含量普遍被低估37%（Wang et al., 2021）。其中，土壤微生物酶活性在有机碳分解过程中起着关键作用。草丘微地貌引起的水文条件、土壤温度和养分异质性，使土壤酶活性具有显著的空间和季节异质性。丘上土壤的水解酶（βG、NAG、AP）的活性显著高于丘间，而氧化酶（PER）活性显著低于丘间，进而影响泥炭地碳循环和碳库稳定性（Wang et al., 2021）。同时，草丘更高的活性有机碳含量，使其更易矿化和周转。因此，密丛型苔草沼泽作为巨大的泥炭地碳库，与其他湿地生态系统相比，对未来气候和环境变化将表现出更高的敏感性和不稳定性。
　　本研究揭示了草丘微地貌在泥炭沼泽生物多样性和碳库功能维持中的作用，强调了密丛型苔草作为泥炭地“超级植物”，发挥着“生态系统工程师”的作用。相关研究成果发表在国际期刊《Catena》、《Ecological Indicators》、《Marine and Freshwater Research》、《Wetlands》上。东北师范大学王铭副教授为第一作者，东北地理所王国栋副研究员和东北师范大学王升忠教授为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金区域创新发展联合基金、面上项目、国家重点研发计划和中科院青年创新促进会项目等共同资助。
　　论文信息：
　　1.Wang, M, Wang, SZ, Cao, YW*, Jiang, M, Wang, GD*, Dong, YM. 2021. The effects of hummock-hollow microtopography on soil organic carbon stocks and soil labile organic carbon fractions in a sedge peatland in Changbai Mountain, China. Catena, 201: 105204. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105204
　　2.Wang, M, Han, YY, Xu, ZW, Wang, SZ*, Jiang, M, Wang, GD*. 2021. Hummock-hollow microtopography affects soil enzyme activity by creating environmental heterogeneity in the sedge-dominated peatlands of the Changbai Mountains, China. Ecological Indicators, 121: 107187. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.107187
　　3.Wang, M, Wang SZ, Wang, GD*, Jiang, M. 2020. Soil seed banks and restoration potential of tussock sedge meadows after farming in Changbai Mountain, China. Marine and Freshwater Research, 71: 1099-1106. https://doi.org/10.1071/MF19025
　　4.Wang, M, Wang, GD*, Wang SZ*, Jiang, M. 2018. Structure and richness of Carex meyeriana tussocks in peatlands of northeastern China. Wetlands, 38(1): 15-23. https://doi.org/10.1007/s13157-017-0952-y