濱海濕地“藍(lán)碳”生態(tài)系統(tǒng)單位面積的固碳能力遠(yuǎn)超陸地和海洋。在最近發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review, NSR）的一項(xiàng)工作中，研究者利用全球613個(gè)樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，首次系統(tǒng)估算了全球?yàn)I海濕地的碳埋藏速率、分析了影響固碳速率的因素，并對(duì)未來(lái)80年中濱海濕地的固碳情況進(jìn)行了模擬預(yù)測(cè)。

濱海濕地與“藍(lán)碳”

濱海濕地是一類(lèi)重要的海岸帶生態(tài)系統(tǒng)。與陸地生態(tài)系統(tǒng)相比，濱海濕地?fù)碛懈鼜?qiáng)的固碳能力，可以更高效地從大氣中吸收CO2氣體并將其穩(wěn)定儲(chǔ)存起來(lái)。與陸地森林生態(tài)系統(tǒng)相比，濱海濕地的單位面積碳埋藏速率是前者的幾十到上千倍。

這其中有幾點(diǎn)原因：首先，在濱海濕地中，植物的凋落物會(huì)被海水潮汐淹沒(méi)，因此這些植物有機(jī)質(zhì)的分解速度很慢；其次，海平面持續(xù)上升，導(dǎo)致濱海濕地中沉積物不斷增加，越來(lái)越多的沉積物被埋藏到更深的土層中，可以在百年到上萬(wàn)年的尺度上處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)被釋放回大氣中；而且，海水中存在大量硫酸根離子，能夠有效抑制濕地中甲烷等含碳?xì)怏w的排放。

典型濱海濕地藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖（唐劍武等，2018，中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)）

通常，科學(xué)家們將陸地植被中固定的碳稱(chēng)為“綠碳”，將濱海濕地、海藻床等生態(tài)系統(tǒng)中固存的碳稱(chēng)為“藍(lán)碳”。鑒于濱海濕地強(qiáng)大的固碳能力，長(zhǎng)期來(lái)看，藍(lán)碳系統(tǒng)將是減少CO2氣體凈排放量，解決氣候變化問(wèn)題的有效途徑之一。但是，我們對(duì)濱海濕地這一藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量、速率和機(jī)制尚缺乏足夠的了解。

全球數(shù)據(jù)分析：濱海濕地固碳能力有多強(qiáng)？受哪些因素影響？

為了彌補(bǔ)這一缺失，中科院華南植物園小良熱帶海岸帶生態(tài)系統(tǒng)研究站王法明研究員與澳大利亞南十字大學(xué)Sanders 教授合作，并聯(lián)合了華東師大崇明生態(tài)院唐劍武院長(zhǎng)和李秀珍教授、華南植物園李志安研究員、復(fù)旦大學(xué)袁嘉燦研究員、武漢植物園劉文治研究員、瑞典Gothenburg大學(xué)Santos教授、英國(guó)林肯大學(xué)Schuerch教授、美國(guó)羅格斯大學(xué)Kopp教授、美國(guó)威廉姆和瑪麗學(xué)院Kirwan教授、美國(guó)加州大學(xué)Zhu Kai教授等國(guó)內(nèi)外科學(xué)家，利用濱海濕地碳沉積數(shù)據(jù)和全球?yàn)I海濕地分布數(shù)據(jù)，系統(tǒng)估算了當(dāng)前全球尺度上的濱海濕地藍(lán)碳固碳能力。

研究人員利用已發(fā)表的564個(gè)全球樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，以及49個(gè)新測(cè)定的非洲和南美洲濱海濕地的碳累積速率，構(gòu)建了共包含613個(gè)濱海濕地樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并提取這些樣點(diǎn)的環(huán)境因子，如溫度、降水、海拔高度、海平面上升速率、懸浮物濃度、潮差、高低潮位、臺(tái)風(fēng)影響因子、植被類(lèi)型等，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

全球?yàn)I海濕地土壤碳累積速率（CAR）及數(shù)據(jù)樣點(diǎn)分布圖

結(jié)果顯示，全球尺度上，鹽沼濕地和紅樹(shù)林系統(tǒng)的平均碳累積速率分別為164 g/m2/yr和194 g/m2/yr，前者小于后者，且具有顯著的緯度梯度變異（見(jiàn)上圖）。

利用空間外推技術(shù)，研究人員估算出了全球?yàn)I海濕地的總碳埋藏速率：54 Tg C/yr。這一數(shù)據(jù)顯示，僅僅通過(guò)垂直方向的土壤碳累積，濱海濕地就可以抵消人類(lèi)活動(dòng)碳排放的0.5-1%。而且，由于濱海濕地面積小，其單位面積的碳累積速率是陸地生態(tài)系統(tǒng)的15倍和海洋生態(tài)系統(tǒng)的50倍，顯示出遠(yuǎn)高于其他生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力和潛力。

更進(jìn)一步，研究人員通過(guò)因子分析的手段，找出了影響濱海濕地碳累積速率的主要因子：鹽沼濕地碳埋藏速率主要受溫度和海平面上升速率的影響，而紅樹(shù)林則主要受到溫度和降水的影響。

預(yù)測(cè)未來(lái)：濱海濕地的氣候價(jià)值

在上述估算與分析的基礎(chǔ)上，科研人員結(jié)合人類(lèi)干擾影響下的濱海濕地面積模型（Schurech等，2018，Nature），利用CMIP5的33氣候模型和海平面上升速率模型，建立了固碳速率與氣候和環(huán)境因子的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停⑼蒲萘嗽诓煌瑲夂蜃兓榫诚?，未?lái)80年（2020年-2100年）的濱海濕地藍(lán)碳功能。

不同氣候變化預(yù)測(cè)模式下（RCP45和RCP85），全球?yàn)I海濕地碳埋藏速率在人口密度閾值為5人/平方公里情境下的變化趨勢(shì)。

結(jié)果顯示，無(wú)論在何種氣候變化情景和人類(lèi)干擾模式下，全球的濱海濕地碳埋藏速率都將穩(wěn)定增加（如上圖），顯示出濱海濕地對(duì)氣候變化的負(fù)反饋效應(yīng)，即，隨著降水、溫度和相對(duì)濕度的增加，濱海濕地的碳埋藏速率也將增加。這意味著，在全球變暖的背景下，海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)將在應(yīng)對(duì)氣候變化中發(fā)揮重要作用。

該項(xiàng)研究是首個(gè)有關(guān)全球尺度上濱海濕地藍(lán)碳固碳速率（碳通量）的系統(tǒng)估算與預(yù)測(cè)，其結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)全球和各國(guó)對(duì)濱海濕地等藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的管理與恢復(fù)、履行《巴黎協(xié)定》所規(guī)定的減排增匯目標(biāo)具有重要的指導(dǎo)意義。

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Global blue carbon accumulation in tidal wetlands increases with climate change.

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa296