在“双碳”目标与海洋负排放（mCDR）备受关注的今天，近海贝类的碳汇功能是学术界讨论的焦点。然而，现有研究多聚焦于滤食性双壳贝类（如牡蛎）在有外源营养输入下的碳汇贡献，而对于无持续外源营养输入的自然或养殖场景，以及不同食性底栖动物（如沉积食性的泥螺）的角色，仍存在关键认知空白。
近日，中国海洋大学董双林老师团队在《Journal of Environmental Management》发表研究论文，通过为期120天的中宇宙（Mesocosm）围格实验，揭示了太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）与泥螺（Bullacta exarata）在调节海洋碳固存方向上的显著差异。
评价贝类碳汇，为什么不能只看“壳碳”？
关于贝类能否形成碳汇，目前主要存在个体与生态系统两种评价视角。
个体层面，贝类呼吸和钙化可能释放CO₂，仅以壳碳衡量固碳贡献并不充分；
生态系统层面，滤食、营养盐排泄、生物沉积和收获等过程，又可能促进大气CO₂吸收及有机碳输出。
因此，贝类的净碳效应需要综合考虑气—水界面CO₂交换、群落生产与呼吸、净群落钙化，以及水体、沉积物和贝类生物碳库的变化。
图1.中宇宙围格实验装置的位置。
研究如何展开？
实验于2023年6月8日至10月6日在渤海南部滨海池塘开展，共持续120天。实验设置四组处理（每组三个重复）：
牡蛎组：57.67 ± 0.57 g·m⁻²；
牡蛎对照组：不放养牡蛎；
泥螺组：52.70 ± 0.45 g·m⁻²；
泥螺对照组：不放养泥螺；
牡蛎悬挂养殖于水体中，泥螺则投放于围隔底部，每20天于上午8:00—10:00开展一次采样和监测。（需要特别指出的是，为了满足泥螺的食性，其沉积物预先混合了干鸡粪（提高有机质），但养殖水体全程未施加任何肥料）
指标测定：气—水界面CO₂通量、chl-a、PP、R、PP/R、SD、TN、TP、海水PCO₂、TA、DIC、NCP、NCC，以及DOC、POC、SOC、RSOC和生物碳等指标；
核心监测手段：研究采用PS-9000便携式土壤碳通量测量系统（北京理加联合科技有限公司），基于动态气室法测量气—水界面CO₂交换通量。研究人员将浮体装置搭载自动呼吸室置于水面，连接气体分析仪实时测定气室内CO₂浓度变化，结合环境参数计算CO₂侵通量。
图2.海水理化指标。
图3.海水CO₂量和碳酸盐系统。
图4.有机碳库和系统中的碳固存。
图5.调节固碳的生物地球化学过程及其影响因素。
核心发现
1．与牡蛎对照组相比，牡蛎组chl-a浓度显著下降，但PP、PP/R和SD均显著提高。实验期间，牡蛎组PP/R由1.48升至1.98，表明系统自养程度增强。这是因为牡蛎对浮游植物的“自上而下”摄食缓解了浮游植物的自遮荫效应；
2．泥螺的营养排泄促进了浮游植物增殖，但由于缺乏滤食调控，藻类过度聚集加剧了水体自遮蔽效应和群落呼吸，使PP/R由1.48降至1.18，表明其自养水平显著减弱，并充当大气CO₂的源；
3．牡蛎系统中，初级生产和钙化作用是主导过程，两者均消耗DIC，导致海水pCO₂下降，增强了大气CO₂吸收；
4．泥螺系统中，由于钙化能力极弱，呼吸和有机质矿化占据主导，不断向水体释放CO₂，导致海水pCO₂升高，对大气CO₂吸收能力产生负向调控效应；
5．牡蛎通过生物沉积促进RSOC积累，壳碳与RSOC的合计处理效应为109.14 mg C·m⁻²·d⁻¹；泥螺则因沉积物扰动及潜在再矿化作用降低碳保存能力，该值为−2.69 mg C·m⁻²·d⁻¹。整体碳收支显示，牡蛎和泥螺的CIMδ分别为+52.47和−24.68 mg C·m⁻²·d⁻¹，表明二者在本实验条件下分别产生正向和负向碳固存效应；
6. RF模型分析表明，SOC是调控CIM和RSOC的关键环境因子，分别解释了8.12%和5.33%的变异，充分说明了沉积物碳库管理在贝类碳汇评估中的核心地位；
结语
贝类能否形成碳汇，关键不在于是否形成贝壳，而在于其对群落代谢、气—水CO₂交换和沉积碳库的综合影响。本研究借助PS-9000等监测手段，从生态系统尺度揭示了牡蛎与泥螺截然不同的碳循环路径，为贝类碳汇评估和滨海生态管理提供了科学依据。未来还需结合长期原位通量观测、沉积碳转化过程及不同养殖密度和环境条件，进一步明确贝类碳汇的形成机制与适用边界，为滨海生态系统的科学增汇和精准管理提供支撑。
图6.不同食性贝类对海洋固碳途径的影响。
发表期刊：Journal of Environmental Management【影响因子：9.2】
研究单位：中国海洋大学、海南热带海洋学院崖州湾创新研究院等
研究地点：中国渤海南岸的一处海水池塘
使用设备：PS-9000便携式土壤碳通量测量系统
DOI：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2026.130782