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海岸带生态系统保护修复与固碳增汇协同增效是缓解气候变化的长期解决方案和全球战略之一。然而，我国海岸带蓝碳研究尚处于初级阶段，缺乏经济有效的增汇技术及效果评估手段，难以满足国家碳中和重大战略和相关领域发展的需要。结合研究所“十四五”规划布局，中国科学院烟台海岸带研究所自主部署“海岸带生态修复与蓝碳增汇”研究组群，旨在通过学科交叉融合，凝练关键科学问题，以期在海岸带生态系统修复技术和碳汇理论上形成系统性和标志性成果，目前在滨海湿地蓝碳研究方面已取得以下系列进展。
依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站，基于陆海过渡区典型植被(潮汐湿地、非潮汐湿地和农田)12年连续监测数据，解析了植被类型对海岸带地区年际碳汇强度的影响程度及其机制。基于长期NEE监测数据对最大净碳吸收率(MCU)、最大净碳释放率(MCR)、碳吸收期(CUP)、碳吸收系数(α)和碳释放系数(β)等五个生物因子的计算，探究了植被类型对海岸带地区碳汇能力的影响，研究了影响海岸带地区碳汇强度的生物调控机制。基于包含三种植被类型的全球涡度数据库对五个生物因子的计算，进一步验证了生物控制因素对三种植被类型年际NEE影响的全球一致性。![]()
图1 陆海过渡区典型植被类型净生态系统CO2交换(NEE)长期监测数据
依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站，研究人员基于长期野外控制和模拟试验，在滨海湿地植物群落组成、生态系统碳水交换和土壤有机碳稳定性对降雨变化响应研究中取得了重要进展。发现，降雨量通过改变土壤盐分进而影响植物的优势物种和功能群分布，季节降雨分配通过调节春季土壤水盐动态驱动年尺度上盐沼湿地生态系统CO2-H2O交换，通过模拟黄河三角洲两个季节(干旱季和湿润季)降雨频率(高频率降雨、中频率降雨和低频率降雨)对土壤碳矿化CO2和CH4排放的影响，认为未来气候变化背景下，降雨频率向大降雨事件增加的趋势转变将会放大表层土壤水盐变化。![]()
图2 降雨量变化对植物群落组成的影响
3. 揭示中国海岸带土壤蓝碳分子组成特征及影响因素基于中国大陆海岸带蓝碳生态系统样品库，核磁共振(NMR)光谱和分子混合模型分析表明，脂质在蓝碳生态系统中的丰度最高，分别占红树林、盐沼和海草土壤有机碳(SOC)的38.9 ± 2.6%、34.0 ± 2.4%和33.4 ± 8.9%。作为来自植物源的SOC的重要贡献者，木质素似乎被选择性地保留在颗粒态有机碳(POC)组分中，表现出与POC和内源碳之间的正相关性。这种选择性保存可能源于木质素生物聚合体的难降解性。相比之下，脂类主要存在于矿物结合态有机碳(MAOC)组分，表现出与POC的负相关关系，并且在盐度升高以及陆地影响减弱时具有增加的趋势。脂类与矿物结合及其在向海输送下的降解抑制性可能有助于脂类的保存。![]()
图3 蓝碳生态系统土壤有机碳来源、组分和分子成分的关系概念图
选取中国海岸带光滩、盐沼、红树林和潮沟4种典型的招潮蟹栖息地，设置了53对采样点，对超过1000个招潮蟹洞穴沉积物和临近沉积物基质展开比对调查。发现，招潮蟹洞穴沉积物的重组分有机碳(HFOC)相比轻组分有机碳(LFOC)具有更高富集比例，而招潮蟹穴居对腐殖质成分的影响相对复杂，在盐沼和潮沟，洞穴沉积物的胡敏素含量高于基质，在光滩和红树林中相反。相较于沉积物基质，招潮蟹洞穴沉积物CO2、CH4和N2O排放速率率分别提高23%、120%和30%，其中CO2排放量增加了17%-30%，CH4增加了49%-141%。![]()
图4 招潮蟹洞穴对碳循环通量和沉积物中碳组分的影响
为探究海平面上升对盐沼湿地植物生长以及生态系统碳循环过程影响机制，中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站新建成大型海平面上升模拟控制试验平台。本平台可综合环境要素观测、土壤理化性质分析、微生物群落结构分析、原位模拟示踪、实验室培养、碳组分和来源解析、模型模拟构建等方法手段，将大尺度环境过程与微观尺度微生物过程合理结合，深入解析海平面上升对土壤有机碳物理和化学组分的影响，同时揭示海平面上升对滨海湿地碳汇稳定性调控的关键因素。![]()
图5 海平面上升模拟实验平台
6. 研发蓝碳增汇技术并开展示范
在黄河三角洲选取典型区域开展了滨海盐沼湿地生态修复与增汇技术的研发与示范，示范区面积约500亩。滨海盐沼生态修复包括生境修复和植物修复。生境修复包括潮滩疏浚与滩面抬升等，旨在提升盐沼湿地水文连通性，改善土壤水盐状况，使其适用于乡土植物生长。植物修复选择了乡土植物盐地碱蓬，主要开展不同播种技术的研发与示范，抑制潮水对种子的冲刷，提升种子在潮滩留存的比例。示范区开展网格式调查，总共设置56个调查点，定期调查盐地碱蓬幼苗密度、芽长、株高等指标。生长季初期，修复区最大盐地碱蓬幼苗密度为1144株/m2，平均密度为157株/m2。整个生长季，修复区最大盐地碱蓬幼苗密度为424株/m2，平均密度为105株/m2，平均株高19.11 cm，平均叶片数55，平均冠幅8 cm。目前已完成碱蓬生长周期的密度监测与评估。
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图6 示范区盐地碱蓬密度动态变化
7. 牵头制定了山东省地方标准《滨海湿地互花米草物理治理技术规范》2024年9月3日，山东省海洋局组织实施、中国科学院烟台海岸带研究所牵头编制的《滨海湿地互花米草物理治理技术规范》由山东省市场监督管理局正式发布。该标准规定了互花米草物理治理的技术要求，包括治理目标与原则、治理工作流程、现状调查、分区治理、效果评估和巡查防范等。这是我国正式发布的第二个互花米草治理技术标准。该标准是编制单位多年来针对互花米草生物学特征、生境特征、入侵机制、治理技术和工程实践的研究成果结晶，建立了适宜不同生境的互花米草治理关键技术体系，技术措施适用于滩涂、河口、沟渠等滨海湿地互花米草的治理，并已在山东、天津、福建、浙江等省市得到大面积推广应用，为我国互花米草防治工作提供了强有力的技术支撑。![]()
图7 互花米草治理技术体系
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