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滨海湿地在调节大气二氧化碳浓度方面发挥着重要作用，对减缓气候变化有重要贡献。然而近几十年来，气候变化、围垦和恢复导致了中国滨海湿地面积和碳交换发生大规模变化。在此，本研究编制了一个由15个滨海湿地组成的碳通量数据库，以评估碳通量的大小、模式和驱动因素，并比较了自然湿地、受干扰湿地和恢复湿地的碳通量。
自然滨海湿地的平均二氧化碳净生态系统交换（NEE）为577 g C m²年，红树林为821 g C m²年，盐沼为430 g C m²年。滨海天然湿地二氧化碳交换具有明显空间分异格局：随着纬度的增加，NEE呈现增加趋势，而生态系统的总初级生产力（GPP）和呼吸作用降低。不同的环境因素驱动红树林和盐沼间GPP的年变化。在盐沼中，温度是主要的控制因子；而在红树林中，温度、降水和太阳辐射是共同的控制因子。同时，人为开垦和恢复对滨海湿地碳通量均有重要影响，且红树林的人为扰动影响比盐沼更为广泛。1980 - 2020年，中国滨海湿地人为开垦造成了约3720 Gg C的碳损失，而2021 - 2025年红树林恢复工程可能使恢复后的滨海湿地从碳源向碳汇转变，净碳收益为73 Gg C。通过比较这些滨海湿地的碳通量可以加深我们对人为扰动如何影响中国滨海蓝碳潜力的认识，对滨海湿地的保护和恢复策略和努力具有启示意义。
年碳通量的大小随区位和植被类型的不同而不同。滨海湿地的年GPP在558~2760 g cm2之间，平均为1585±263 g cm2(图2a)。南部滨海湿地(如CM1和CM2)的年GPP与红树林 (YX、HK和GQ)相似。相比之下，位于北部地区的HHK、BZ和PJN等滨海沼泽的GPP远低于南部地区的红树林和盐沼(p < 0.01)。同样，RE和NEE与GPP具有相似的模式。年呼吸通量一般在331~1868 g C m-2 year-1之间，平均为1001±174 g C m-2 year-1 (图2b)。滨海湿地的年NEE为-883 ~ -228 g C m²，年均NEE为-577±92 g C m-2 year-1 (图2c)。![]()
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无论是天然湿地还是所有滨海湿地，年平均气温、饱和差和太阳辐射都表现出较强的纬向格局，而且所有这些气候变量总体上都随着纬度的增加而下降(图3a-c; p <
0.05)。滨海天然湿地的CO2通量均呈现明显的纬向格局(图3d-f; p<0.01)。GPP和RE随纬度的增加而减小，表明滨海沼泽湿地（即红树林）具有较高的GPP和RE；滨海沼泽（即盐沼）尤其是最北端滨海沼泽的GPP和RE最低；NEE随纬度的增加而增加，表明滨海沼泽的NEE比滨海沼泽低(即净碳吸收率较大)。路径分析显示，温度是盐沼GPP的主导控制因子，而温度、降水和太阳辐射对红树林GPP共同起主导作用（图3g）。温度对盐沼和红树林GPP的直接影响分别为0.76和0.49。温度是红树林（0.82）和盐沼（0.80）的呼吸主控因子。对红树林NEE的直接影响主要是太阳辐射、降水和气温。对于盐沼的NEE，直接影响以温度为主，NEE与太阳辐射呈负相关(图3i)。![]()
图3. 滨海自然湿地气候变量的纬向格局与碳通量及路径分析本研究比较了自然湿地、开垦湿地和恢复湿地的年碳通量，以探讨人类活动对滨海湿地碳动态的影响(图4)。研究发现，人为开垦和恢复对滨海湿地碳通量均有较大影响。雷州半岛水产养殖的GPP、RE和固碳量明显低于天然红树林。在长江口和辽江口，围垦对天然盐沼湿地碳通量的负面影响相对小于滨海沼泽湿地。与此相反，辽河河口湿地改水田引发GPP和RE升高，导致固碳量大幅增加。![]()
图4. 中国滨海自然湿地、开垦湿地和恢复湿地年碳通量(GPP、RE和NEE)比较在雷州半岛红树林中，GPP主要受自然红树林（GQ）和扰动红树林（LZA）的气温(直接影响值分别为0.61和0.57)和恢复地太阳辐射(0.76)的控制(图5a)。在自然红树地(GQ)，气温对RE的主导效应为0.82。而在受干扰红树地（LZA）和恢复红树地（LZR），气温、VPD和降水都是共同的主导因子（图5 b）。在自然湿地站点（GQ），太阳辐射和降水对NEE的影响最大，路径值分别为0.34和0.25。相比之下，在开垦位点（LZA）， VPD和气温的影响占主导地位。对于恢复站点(LZR)，NEE与太阳辐射、VPD和气温相关(图5c)。
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图5. 滨海湿地日碳通量(GPP、RE和NEE)与气候因子的路径分析
长江口天然盐沼、扰动盐沼和恢复盐沼的GPP主要受温度控制（图5 d）。自然盐沼、扰动盐沼和恢复盐沼的RE主要受气温控制（图5 e）。在自然、受干扰和恢复样地，气温对NEE的影响显著占主导地位。VPD对NEE的影响在自然位点（CM2和CM2）也占主导地位（图5f）。辽河河口地区，气温是天然盐沼GPP的主导因素，而气温、太阳辐射、VPD和降水是干扰地GPP的共同主导因素。对于恢复湿地(PJR)，温度和VPD是主导因素(图5g)。恢复湿地区的RE主要受气温和太阳辐射控制。在自然湿地区(PJN)，气温对NEE的影响显著占主导地位；太阳辐射、VPD、气温和降水对受干扰区域的影响共占主导地位。对于恢复湿地(PJR)， NEE与气温、太阳辐射和VPD相关。除PJR外，所有滨海湿地的研究点每年都是碳汇；在恢复后的前2年（2016年和2017年），PJR站点是一个碳源（图6）。滨海湿地的GPP、RE和NEE在任何给定站点上都表现出显著的年际变化（图6）。除GQ外，滨海自然站点的GPP年际变化较小；GQ红树林样地2013年和2015年的GPP明显高于前几年（图6a）。除YX外，其他滨海自然的RE在2012年略有上升。由于仪器测量方向的改变，从而导致足迹的变化，YX位点在2012年有了很大的增加(~310 g C year-1)(图6b)。同时，除2015年GQ站点外，其他站点的NEE相对稳定（图6c）。![]()
图6. 2004 - 2020年滨海湿地年碳通量变化1. 本研究汇编了滨海自然湿地、受干扰湿地和恢复湿地碳通量数据库，发现了不同湿地类型二氧化碳净生态系统交换具有差异性；
2. 人为开垦对滨海湿地碳通量均有较大影响，人为开垦造成了约3720 Gg C的碳损失；
3. 滨海湿地近年来变化差异巨大，从破坏到恢复，需要进一步结合实地观测合和卫星等手段，进一步大尺度精准评估海岸带蓝碳。
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https://doi.org/10.1111/gcb.17280点击左下方 “阅读原文” 可下载论文原文。
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