海大團隊提出海草藍碳全新系統性診斷架構登Nature子刊

(中央社訊息服務20260717 10:26:50)

國立臺灣海洋大學海洋環境與生態研究所周文臣特聘教授率領國科會中程綱要計畫『西北太平洋藍碳整合研究』團隊，攜手美國、斯洛維尼亞及菲律賓等國際學者，於最新一期Nature旗下的頂尖期刊《通訊－地球與環境》（Communications Earth & Environment）發表突破性研究，提出一套整合有機碳代謝、無機碳循環與沉積物碳源屬性的系統性診斷架構。研究指出，海草床是否能成為長期的減碳綠洲，不單取決於海草本身的光合作用，更受到海底碳酸鹽循環及沉積物碳來源的共同控制。這項發現補足了過去藍碳研究較少考量無機碳循環的缺口，為藍碳研究提供新的科學框架。

要理解這項發現得先認識「藍碳」，也就是被封存在海洋與沿海生態系統中的碳，其中海草床、紅樹林與鹽沼被公認為3大減碳功臣。海草之所以能夠高效減碳，主要是因為它們生長快速且能進行旺盛的光合作用，將大氣中的二氧化碳轉化為有機碳，並在枯萎死亡後深埋在缺氧的海底泥沙中，將碳安全地鎖在海底長達數百年甚至上千年，其效率甚至超越陸地森林。然而，過去藍碳研究大多聚焦於海草固定及埋藏有機碳的能力，較少考慮海底龐大的無機碳（碳酸鹽）循環。在許多熱帶海域，碳酸鹽的形成可能釋放CO₂，而碳酸鹽溶解則可提高海水鹼度、促進海洋吸收大氣CO₂，若僅考量有機碳埋藏，可能無法完整評估海草床真正的減碳效益。

為此，周文臣特聘教授研究團隊創新提出兩項核心診斷工具：第一項是「NCP/NCC 補償比例（Compensation Ratio）」。研究建立「淨群落生產（Net Community Production, NCP）」與「淨群落鈣化（Net Community Calcification, NCC）」之間的定量關係。周文臣教授說明，在目前的海洋環境條件下，當NCP/NCC比例大於0.63時，海草的有機碳吸收才足以抵銷鈣化造成CO₂增加，使海水維持較低的二氧化碳分壓（pCO ₂），進而持續吸收大氣中的CO₂。此比例並非固定常數，而會隨海洋環境與碳酸鹽化學條件改變，是評估海草床是否具吸碳潛力的重要診斷指標。

第二項則是「法醫式碳盤查（Forensic Carbon Accounting）」。除了監測有機生產與鈣化作用，研究也強調必須追蹤碳的「來源」。研究將系統區分為系統內生成（Autochthonous）與外源輸入（Allochthonous）的碳，以及現代生物生成與地質來源（Geogenic）的碳酸鹽。結果顯示，當海草代謝促進地質來源碳酸鹽溶解時，可持續增加海水鹼度、提升海洋吸收 CO₂的能力，這也是過去藍碳研究較少納入的重要機制。

研究團隊以東沙環礁小潟湖作為天然實驗室，驗證理論架構中的最佳模式：海草產生的有機碳與外源、地質來源碳酸鹽底質共同作用。海草光合作用產生的大量有機碳進入沉積物後，在微生物分解過程中促進古老珊瑚碎屑等地質來源碳酸鹽溶解，釋放大量鹼度，提高海水緩衝能力並降低pCO₂。同時，小潟湖具有水交換較慢、滯留時間長等特性，使沉積物產生的鹼度得以累積，形成長期維持低pCO₂的特殊環境，展現持續吸收大氣CO₂的潛力。周文臣特聘教授表示：「東沙環礁小潟湖提供了一個難得的天然案例，證明海草、沉積物及碳酸鹽地質背景三者之間的協同作用，可以共同調控海洋碳循環，而非單純依靠海草本身的光合作用。」

研究團隊指出，未來的藍碳評估不應僅依據海草覆蓋面積或有機碳埋藏量，而應同時納入沉積物碳酸鹽循環、碳源屬性及鹼度生成能力等關鍵過程，才能更準確評估海草生態系真正的氣候效益。團隊建議，未來海草復育與藍碳管理可優先評估富含地質來源碳酸鹽底質的海域，並將底質特性及碳酸鹽循環納入碳權評估機制。此外，也可以進一步探索利用天然碳酸鹽材料（如牡蠣殼等）改善底質的可行性，以促進有機碳與無機碳的耦合作用，全面提升海洋天然吸碳能力。

周文臣特聘教授強調，「我們建立的這套系統性診斷架構，補足了過去藍碳研究忽略無機碳循環的重大缺口。這不僅是一次科學理論的突破，更期望能為全球的海草復育、藍碳碳權盤查，以及臺灣2050淨零排放政策，提供最扎實且精準的科學依據。」

除了深奧的學術成果，研究團隊也在施普林格．自然（Springer Nature）社群平台上分享了「研究背後的故事」（Behind the Paper）。周教授感性分享，一篇科學論文的誕生，不只是最終呈現的研究數據，更是一段歷時近十年、在被遺忘的東沙潟湖中不斷探索未知、修正假設與追尋答案的動人旅程。

論文網址：https://www.nature.com/articles/s43247-026-03805-4
「研究背後的故事」網址：https://communities.springernature.com/posts/beyond-the-organic-a-decade-chasing-carbon-in-a-forgotten-lagoon