王法明等：中国滨海湿地的蓝碳固碳功能、发展方向及政策建议

一、滨海湿地的蓝碳固碳功能及机制

" \4 I' W& c; [7 U# g滨海湿地生态系统相比于陆地生态系统的优势在于极大的固碳速率，以及长期持续的固碳能力。陆地生态系统随植物的不断生长和土壤有机质的累积，其植物和土壤呼吸释放的碳会持续增加。因而，其固碳能力在几十年到百年尺度上会达到饱和。达到饱和点后，植物通过光合作用吸收的碳与系统内植物、微生物和动物呼吸释放的碳会达到平衡，从而导致系统净固碳能力趋于零。滨海湿地中植物的凋落物会沉积到土壤中，但是与陆地生态系统不同的是：海水潮汐往复能够极大减缓这些沉积有机质的分解；随着海平面的上升，滨海湿地中沉积物不断增加并被埋藏到更深的土层，客观上不利于有机质的降解，因而这些沉积物中的碳能够在百年到上万年尺度上处于稳定状态而不会释放回大气中，从而实现稳定持续的储碳。此外，与淡水湿地相比，由于海水中大量硫酸根离子的存在，能够有效抑制滨海湿地中的甲烷（CH4）排放。滨海湿地的这些特性相对于陆地生态系统固碳具有明显的优势，其单位面积的碳埋藏速率是陆地森林系统的几十到上千倍。故而长期来看，滨海湿地生态系统比陆地生态系统具备更强的固碳能力和生态系统服务功能，是应对人类目前所面临的气候变化问题的重要资源。
滨海湿地固碳功能主要体现在其垂直方向的沉积物的碳埋藏速率和水平方向通过潮汐作用与海水中的无机碳（DIC）、溶解有机碳（DOC）和颗粒有机碳（POC）的交换（图1）。全球尺度上，盐沼湿地面积约为6.23×104 km2，红树林面积为14×104 km2。根据滨海盐沼湿地和红树林的全球分布，结合过去在海岸带地区的有机质沉积速率的研究，Wang等初步估算了全球尺度上盐沼湿地和红树林的碳埋藏速率约为53.65 Tg C·a-1，换算成CO2当量为196.71 Tg·a-1。这一数据相当于人类活动每年排放量的0.6%。如果从单位面积碳埋藏速率估算，滨海湿地蓝碳系统的碳埋藏速率是陆地生态系统固碳速率的15倍、海洋生态系统固碳速率的50倍左右。因此，滨海湿地蓝碳系统的碳埋藏速率很高。此外，此数值仅为垂直方向碳埋藏速率，其水平方向通过潮汐作用与海洋的交换过程也有大量的碳以DIC、POC和DOC的形式输入海洋，这部分受方法学制约鲜见报道。但已有个别研究结果显示：滨海湿地通过潮汐输入到海洋中的无机碳远超其沉积有机碳。因此，滨海湿地的实际年固碳能力，远超通过传统碳埋藏所估算的速率。
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图1 中国滨海湿地主要生态类型的相对地理分布及其储碳机制

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二、发展方向及政策建议
   滨海湿地具有很强的生态系统服务功能和碳汇价值，也具有很强自身恢复力。尽管面临人类活动干扰、海平面上升和气候变化等不利因素，全球滨海湿地的总面积在21世纪末仍会有一定程度的增加，其总的固碳能力，特别是碳埋藏速率会进一步增强。由于我国滨海湿地的沉积速率较高，如果没有人为对自然岸线的破坏和干扰，其在21世纪末的总面积仍会有较大比例增加，整体的碳汇和生态系统服务功能也会进一步增强。模型预测的结果显示，我国滨海盐沼和红树林湿地的碳埋藏能力在21世纪末可望增加到1.82—3.64 Tg C·a-1。
    但我国目前滨海湿地的总面积有限，过去几十年海岸带地区的滩涂围垦、鱼虾养殖、城市化及工业化等土地开发活动导致滨海湿地面积急剧减少，其固碳功能和碳汇潜力下降。1975—2017年，我国天然湿地衰退率为53.9%。因此，如何有效恢复滨海湿地，增加湿地面积，减少对湿地周围自然岸线的破坏，提高其自然恢复能力，增强现有滨海湿地的生态系统服务功能，对我国滨海湿地蓝碳功能的恢复和提高具有重要意义。
( N( K% n1 N: }/ U2 z: ?! c7 E3 g当前，我国急需加强滨海湿地的科学研究，保护其生态系统结构与服务功能的完整性，停止破坏性的滨海湿地开发活动，避免其蓝碳功能的快速损失，推进滨海湿地的生态恢复工作，重建和新建滨海湿地生态系统，恢复并增强其蓝碳功能，在保护自然的同时受惠于碳汇增益，让滨海湿地蓝碳为我国的碳中和战略作出更大贡献。因此，我们建议后续滨海湿地蓝碳科学研究和管理政策需着重加强下述4个方面。
        1.建立海岸带生态系统野外观测研究网络。在全国范围内选择典型的海岸带生态系统，建立野外观测研究站，并纳入国家野外科学观测网络。通过多站点的联网观测，深入认识滨海湿地生态系统结构与服务功能，阐明其碳埋藏速率和温室气体排放的时空变化格局及其机制，并对滨海湿地中固碳能力较强的群落类型开展系统研究。
       2.系统量化和预测我国滨海湿地蓝碳固碳功能。通过模拟人类活动和气候变化，结合地理信息系统和土地遥感数据，建立模型预测未来不同气候变化情景下蓝碳功能及其变化趋势，阐明我国滨海湿地对未来气候变化和人类活动的响应和适应机制，提高对我国滨海湿地蓝碳增汇机制的科学认识和对其未来碳汇强度的预测能力，突出其综合生态系统服务功能。
        3.对外来种建立的滨海湿地开展系统研究。趋利避害，综合评估滨海湿地中外来种的生态风险和负排放效应；在合适的地区合理利用外来种恢复和新建盐沼湿地和红树林。
       4.构建滨海湿地生态系统服务功能综合研究示范区。通过系统了解影响滨海湿地固碳功能的关键驱动因子，制定滨海湿地修复的法规和标准，研发相应的固碳增汇技术，在示范区建立适于不同滨海湿地的生态管理对策，实践我国滨海湿地生态系统服务功能最大化的生态管理方案。
  
文章来源：节选自《中国滨海湿地的蓝色碳汇功能及碳中和对策》，原刊于《中国科学院院刊》2021年第3期
: z! @0 \7 P: s" e+ m1 g7 P# b! b作者：王法明，中国科学院华南植物园研究员；唐剑武，华东师范大学河口海岸学国家重点实验室/崇明生态研究院教授；叶思源，中国地质调查局青岛海洋地质研究所研究员；刘纪化，山东大学副教授