文章荐读-Global Change Biology-中国滨海湿地碳通量及围垦恢复的影响

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文章荐读

Lu et al.（2024）在Global Change Biology上发表论文“Carbon fluxes of China's coastal wetlands and impacts ofreclamation and restoration”。

文章简介

滨海湿地在调节大气二氧化碳（CO₂）浓度和减缓气候变化有重大贡献。然而，几十年来气候变化、复垦和修复使中国滨海湿地面积和碳交换发生了重大变化。本研究创建了一个由15个沿海湿地生态站点组成的碳通量数据库，以评估碳通量的规模、格局和驱动因素，并比较自然湿地、受干扰湿地和恢复湿地之间的通量差异。天然滨海湿地生态系统CO₂平均净交换量（NEE）为−577 g C m⁻² year⁻¹，红树林为 -821 g C m⁻² year⁻¹，盐沼为 -430 g C m⁻² year⁻¹。自然滨海湿地二氧化碳交换存在明显的纬度规律：随着纬度的增加，生态系统的NEE增加，而生态系统的初级生产总量（GPP）和呼吸作用减少。不同的环境因素驱动着红树林和盐沼之间GPP的年度变化；温度是盐沼的主要控制因素，而温度、降水和太阳辐射是红树林的共同控制因素。同时，人为开垦和恢复对滨海湿地碳通量均有实质性影响，红树林人为扰动的影响比盐沼更广泛。此外，从1980-2020年，中国沿海湿地的人为开垦造成了约3720 Gg C的碳损失，而2021-2025年期间的红树林恢复工程，可能将恢复的沿海湿地从碳源转变为碳汇，净碳增加为73 Gg C。通过比较这些滨海湿地的碳通量，可以加深对人为扰动如何影响中国滨海蓝碳潜力的理解，从而为滨海湿地的保护、恢复策略和工作提供参考信息。

研究目的

海岸蓝碳生态系统，即以盐沼、红树林和海草植物为主的植被海岸湿地，是全球碳循环的重要组成部分。然而，土地使用和管理（如农业、水产养殖、森林砍伐、土地利用变化、疏浚）如何在大范围内影响蓝碳仍不确定。此外，从破坏和退化（损失碳）到恢复和创造（增强碳汇），人类活动对天然蓝碳的影响存在梯度，沿海生态系统的保护和恢复已被认为是维持和增加海洋环境中碳储存的重要途径。

因此，了解蓝碳的动态以及沿海生态系统在缓解气候变化中的作用至关重要。本研究探究了中国15个红树林和盐沼生态系统的二氧化碳通量大小和模式，以量化沿海湿地吸收二氧化碳的程度。比较了中国北部、中部和南部沿海湿地的自然湿地、退化湿地和恢复湿地之间的通量，以评估人类干扰和恢复的影响。将退化或恢复区域与碳通量数据联系在一起，以估计人类活动对沿海湿地碳动力学的影响。

研究结果

图1 涡旋协方差研究地点的海岸湿地分布和位置。（a） 研究地点分布在中国沿海地区。中国沿海各省、市、自治区沿海湿地分布情况。（b）、（c）和（d）代表辽河口、长江口和雷州半岛，代表中国北部、中部和南部沿海地区，这些地区分别有8个、4个和3个对比涡协方差点，包括自然、扰动和恢复点。基本地图是一幅具有30米空间分辨率的真实彩色陆地卫星8号图像。三角形和四边形符号分别表示天然盐沼和天然红树林的涡流协方差点。（a）中的饼图表示沿海湿地面积，包括每个沿海省、直辖市和自治区的沿海沼泽、沿海沼泽、滩涂和泻湖。饼图的大小表示沿海湿地的面积，不包括河口水和浅海。绿色、橙色和蓝色圆点代表这些地区的自然、受干扰和恢复的研究地点。

图2 自然滨海湿地地点的年碳通量比较。图（a–c）分别表示自然滨海湿地地点的年碳通量（GPP、RE 和 NEE）从南到北。由于负值的 NEE 表示净碳吸收，NEE 与纬度的正相关关系表明净碳吸收随纬度减少。误差棒代表每个研究地点每年之间的标准误差。

图3 气候变量和碳通量的纬向模式以及自然滨海湿地地点的路径分析。左侧(a) 年均气温（Ta，y = −0.67x + 38.19，R² = 0.97，p < 0.001），(b) 蒸发压缩度（VPD，y = −0.16x + 10.43，R² = 0.61，p < 0.001），以及(c) 太阳辐射（SR，y = −4.04x + 223.62，R² = 0.53，p < 0.001）针对自然滨海湿地地点的纬度。中间(d) 年总初级生产量（GPP，y = −90.25x + 4377.80，R² = 0.86，p < 0.001），(e) 生态系统呼吸年度（RE，y = −57.57x + 2784.10，R² = 0.80，p < 0.001），以及 (f) CO₂ 净生态系统交换的年度（NEE，y = 32.70x − 1590.70，R² = 0.91，p < 0.001）针对自然滨海湿地地点的纬度。右侧(g–i)，路径分析显示太阳辐射（SR）、气温（Ta）、蒸发压缩度（VPD）和降水（P）对红树林（绿色字体）和盐沼泽（橙色字体）在日尺度上的碳通量的直接和间接影响。误差棒代表研究地点年度间的标准误差。在路径图中（g-i），实线和虚线分别代表标准化相关系数和残差协方差，星号表示通量分析的不显著相关性。

图4 中国天然、扰动和恢复沿海湿地的年碳通量（GPP、RE和NEE）比较。（a，d，g）雷州半岛。（b，e，h）长江口。（c，f，i）辽河河口。误差条代表每个研究地点年份之间的标准误差。绿色、橙色和蓝色条代表这些地区的自然、干扰和恢复湿地。

图5 雷州半岛（a–c）、长江口（d–F）和辽河口（G–I）自然（绿色字体）、扰动（橙色字体）和恢复（蓝色字体）沿海湿地的日碳通量（GPP、RE和NEE）与气候因素（SR：太阳辐射；Ta：气温；VPD：蒸发压缩度；P：降水）的通径分析。标准化的相关系数在路径图中显示为变化，星号表示通量分析的相关性不显著。

图6 2004-2020年期间沿海湿地站点的年碳通量（分别为a-c、GPP、RE和NEE）。绿色、橙色和蓝色分别代表自然、受干扰和恢复的沿海湿地。

图7 沿海湿地碳汇变化与中国沿海湿地的开垦和恢复有关。（a）中国沿海固碳能力估算。沿海湿地面积是根据王等人（2021）估算的。（b–d）1985年至2025年填海和恢复条件下中国沿海固碳能力估算。（e）与沿海湿地相关的国家经济政策和关键生态恢复项目的时间表。

研究结论

综合研究表明，中国沿海湿地生产力高，单位面积固碳能力强。年碳通量表现出明显的纬度模式，主要由气候决定，红树林和盐沼生态系统之间以及自然、受干扰和恢复湿地之间也存在差异。开垦和恢复对滨海湿地的年碳通量都有很大的影响。保护剩余的沿海湿地免受退化，恢复退化的沿海湿地可以增加碳固存。保护中国所有剩余的完整沿海湿地将使碳固存量每年增加约1.0 Tg C。研究结果对沿海湿地保护和恢复工作具有启示意义。

文章来源

LU W, XIAO J, GAO H, et al. Carbon fluxes of China's coastal wetlands and impacts of reclamation and restoration[J]. Global Change Biology,2024,30(4):n/a-n/a.