红树林湿地恢复是否增强蓝碳生态系统碳汇？

红树林湿地是蓝碳生态系统的重要组成部分。它们拥有极高的固碳能力（是成熟森林的3-8倍、草地的10-20倍）。尽管红树林只占全球海洋面积的0.5%，但它们对碳汇的巨大贡献能够显著影响全球碳收支并缓解气候变化。上个世纪以来，全球红树林面积减少了近一半，中国红树林面积也急剧下降。自20世纪90年代以来，红树林恢复逐渐得到重视，目前已经恢复了4000公顷，包括自然保护区和红树林公园。以往的研究主要集中在自然红树林的碳交换过程，但红树林恢复过程中的碳交换和碳收支变化仍处于未知状态。

南方实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队基于涡度相关系统观测了恢复12年的珠江河口红树林湿地公园的二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）通量，并利用随机森林算法估算了恢复初期的温室气体通量，分析红树林湿地恢复过程中的碳通量变化及其气候效应。

研究表明，恢复12年后的红树林仍为CO2和CH4源，净CO2生态系统交换（NEE）为82-175 gCm-2a-1, CH4通量为24.7-26.3 gCm-2a-1（图1）。而自然的成熟红树林生态的碳汇强度在-249到-890 gCm-2a-1范围之间。自然和恢复红树林碳源汇巨大差异的原因，一方面是由于恢复初期红树林植被指数低，造成生态系统总初级生产力（GPP）偏低；另一方面，红树林湿地公园高水面比例（40%）和低盐分（~5‰）导致生态系统呼吸（Re）和CH4排放偏高，因此，红树林湿地公园表现为CO2和CH4的源。基于随机森林算法估算恢复以来红树林碳收支，结果表明，2008-2020年湿地公园均为碳源，但源强呈下降趋势，而CH4排放呈增加趋势。温室气体的增温潜势（GWP）表现为辐射增温效应，并呈增加趋势，GWP从2008年的1276 g CO2-eq m-2a-1增加到2020年的1386 g CO2-eq m-2a-1（图2）。

图1. 红树林湿地CO2和CH4季节变化特征

图2. 2008-2020年红树林湿地年NEE、CH4通量和GWP模拟

研究揭示了红树林湿地恢复初期，湿地植被的碳吸收往往无法抵消生态系统呼吸和CH4排放，其净碳排放及其气候效应不容忽视。未来的湿地公园规划或红树林恢复工程应综合考虑生态系统碳收支，建议提高植被种植比例，并选择具有更强碳汇能力的植被物种，以最大限度地提高气候和生态系统效益

该研究成果于2020年11月在Science of the Total Environment（中科院SCI一区，影响因子7.9）上发表，题目为“Net CO2and CH4emissions from restored mangrove wetland: New insights based on a case study in estuary of the Pearl River, China”。创新团队骨干成员赵晓松副研究员为文章第一作者，骨干成员李婷婷副研究员为通讯作者，骨干成员王春林研究员、核心成员覃章才教授为该文章的合作作者。该研究得到了国家自然科学基金和南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。