珊瑚砂作为热带珊瑚岛的核心基质，虽富含钙、镁元素，却匮乏氮、磷等关键养分，加之高盐碱的固有特性，极大制约了植物定植与土壤发育进程。过往研究显示，物理破碎（如机械碾磨）是加速珊瑚砂风化的可行途径；而本研究通过室内淋溶实验揭示，植物与微生物分泌的低分子有机酸才是驱动珊瑚砂养分释放的核心动力。
研究团队构建了多因子实验体系，系统对比了柠檬酸、草酸、苹果酸、乙酸四种常见有机酸，在不同浓度梯度与三种珊瑚砂粒径条件下的风化效能。结果表明：1. 有机酸的种类与浓度是决定风化效率的核心因素——其中柠檬酸表现最为优异，不仅在促进钙、镁、磷释放方面能力最强，还导致了最高的珊瑚砂质量损失；且风化速率与有机酸浓度间呈现典型的米氏动力学关系。2. 物理破碎的作用相对有限：实验中珊瑚砂粒径对风化速率的影响微乎其微，即便在较高有机酸浓度条件下，细颗粒也未展现出显著优势。这意味着，在强烈化学溶解作用主导下，物理表面积的贡献被大幅弱化。3. 作用机制清晰明确：通过进一步的结构方程模型分析验证，有机酸主要通过降低溶液pH值与提供羧基配位两条途径促进珊瑚砂溶解，其中羧基摩尔浓度是关键驱动因子。
该研究不仅深化了对珊瑚砂风化机制的科学认知，更为珊瑚岛生态修复中的植物选育与土壤管理提供了重要理论支撑。具体而言，优先选用能分泌柠檬酸等高效有机酸的植物种类，或通过施用富含有机酸的改良制剂，可显著提升珊瑚砂中养分的有效性，进而加速植被定植与生态系统恢复进程。研究同时指出，未来需进一步开展野外模拟实验，综合考量多种有机酸与酶的协同效应，并探索植物组合种植与有机改良制剂施用的综合管理策略，从而推动珊瑚岛脆弱生态系统的可持续恢复。
相关研究成果题为“Low molecular weight organic acids dominate coral sand weathering over physical fragmentation”，发表在土壤学经典期刊Plant and Soil（《植物与土壤》）上。中国科学院华南植物园硕士生任清清、博士生谭江昊为论文第一作者，侯恩庆研究员为通讯作者，任海研究员、闫俊华研究员和王法明研究员等参与了该研究工作。研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的支持。文章链接：https://doi.org/10.1007/s11104-025-08266-w
图1. 珊瑚砂风化速率与有机酸浓度之间关系的米氏方程拟合。
（a）、（b）、（c）和（d）分别表示Ca、Mg、P以及珊瑚砂质量损失的释放速率。在每个子图中，有机酸的关系均通过米氏方程公式进行拟合，即V = Vmax·S / （Km + S），其中V表示释放速率，S表示有机酸浓度（0.5、1.25、2.5和12.5 mmol kg⁻¹，0.0 mmol kg⁻¹表示去离子水）。考虑到初始阶段可能出现“浓度膨胀”，前两天淋出的元素未纳入方程拟合。质量损失速率则计算为每日平均淋溶损失。
图2. 有机酸和粒径对珊瑚砂风化影响的结构方程模型分析。
（a）拟合模型及（b）由其总结的驱动因素效应。珊瑚砂风化的驱动因素包括有机酸类型（Type）、浓度（Concentration）、羧基摩尔浓度（N of -COOH）以及溶液初始pH（都用绿色表示），珊瑚砂粒径（橙色表示）。淋溶特性（灰色表示）通过对淋溶液中的Ca、Mg和P浓度以及珊瑚砂质量损失进行主成分分析后取第一主成分表示。羧基摩尔浓度的计算方法为将有机酸分子的羧基数（乙酸、苹果酸、草酸和柠檬酸分别为1、2、2和3）乘以其用于淋溶实验的溶液浓度所得。灰色虚线表示不显著的路径，橙色和蓝色箭头分别表示显著的正向和负向路径。箭头的粗细与路径系数成正比。从Type指出的箭头没有符号，因为Type是一个类别变量。
