被“忽视”的潮滩有机碳储量竟很可观？这项研究给出了答案
滨海湿地主要由植被区和裸露的潮滩组成，是发挥关键作用的自然生态系统，提供了诸多重要的生态服务。我国的滨海湿地作为高效的蓝碳碳汇，在缓解全球气候变化方面展现了其重要作用。然而，以往对蓝碳的评估主要集中在植被覆盖的滨海湿地生态系统土壤有机碳储量上，往往忽视了潮滩蓝碳碳汇的潜力。
滨海湿地有机碳储量情况究竟如何？为解决这一问题，中国科学院华南植物园海岸带生态系统过程与环境健康研究组的研究人员对中国两个代表性滨海湿地——黄河三角洲和盐城滨海湿地进行了对比评估。
近日，研究成果以“Blue carbon storage of tidal flats and salt marshes: a comparative assessment in two Chinese coastal areas”（《潮滩和盐沼的蓝碳储量：中国两个滨海区域的比较评估》）为题，在线发表在国际地学专业期刊Palaeogeography，Palaeoclimatology，Palaeoecology（《古地理学，古气候学，古生态学》）（https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2024.112509）。中国科学院华南植物园海岸带生态系统过程与环境健康研究组2023级博士研究生周金戈为论文的第一作者，研究组组长、中国科学院小良热带海岸带生态系统定位研究站站长王法明研究员为论文通讯作者。中国环境报记者对论文作者进行了采访。
黄河三角洲和盐城滨海湿地，哪个有机碳储量表现更好？
这项研究涵盖了不同的滨海湿地生态系统类型，包括无植被覆盖的潮滩以及三种类型的盐沼湿地，分别是由互花米草（Spartina alterniflora）、盐地碱蓬（Suaeda salsa）和芦苇（Phragmites australis）所覆盖的盐沼。研究团队通过野外采样和数据整合，对比了不同滨海地区和湿地类型的有机碳储量，并对黄河三角洲和盐城滨海湿地两大区域内的有机碳储量进行了评估。
“选择黄河三角洲和盐城滨海湿地作为研究对象，主要是因为它们各自代表了中国温带地区重要的滨海湿地生态系统，具有独特的地理特征和生态价值，同时也因其受到良好保护而成为生态学研究的理想地点。”周金戈说。
周金戈介绍，黄河三角洲与盐城滨海湿地均拥有盐沼和潮滩这两种典型的滨海湿地生态系统，且盐沼植被类型相似。二者不仅是重要的自然保护区，还是众多鸟类的栖息地及鸟类迁徙途中的关键中转站，其丰富的生物多样性对于维持区域生态环境平衡至关重要。尽管面临着人类活动和开发压力的挑战，这两个区域的自然滨海湿地面积在过去几十年间有所缩减，但其核心保护区仍得到了有效的保护。
由于两地拥有相似的气候和地貌条件，它们共享了基本一致的盐沼湿地植被类型。这为研究提供了有利条件，有助于在同一类型的植被之间进行横向比较，从而更好地理解滨海湿地生态系统的功能和动态变化。
这项研究结果显示，在两个研究区域内，均是植被覆盖的盐沼湿地单位面积的有机碳储量明显高于无植被覆盖的潮滩。但有趣的是，黄河三角洲潮滩的单位面积有机碳储量与盐城海岸带的盐地碱蓬盐沼相当。区域有机碳储量的估算得出，黄河三角洲的有机碳储量为5.64±0.61 Tg C，而盐城滨海湿地则为9.96±1.52 Tg C。尽管滨海潮滩的单位面积有机碳储量较低，但由于其在中国沿海的广泛分布，它们成为区域有机碳储存的主要贡献者，占比超过75%。
两大滨海湿地不同湿地类型单位面积土壤有机碳储量的比较
两大滨海区域碳储量的估算
这项研究揭示了不同类型湿地之间有机碳储量的差异，并强调了在估算蓝碳储量时考虑滨海潮滩的重要性。研究得到国家自然科学基金、广东省重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金、“一带一路”科学组织国际合作项目、中国科学院基础研究青年团队和青年创新促进会等项目的共同资助。
清除互花米草，是否会影响滨海湿地有机碳储量？
对黄河三角洲和盐城滨海湿地有机碳储量的研究显示，在比较各地区的不同植被类型时，互花米草和芦苇湿地的植物有机碳储量明显高于盐地碱蓬湿地。这是什么原因呢？
“这可以归因于每种植物独特的生长特性。”周金戈介绍，盐地碱蓬的地上和地下生物量相对较小，植物组织中的有机碳含量较低，这导致其植物有机碳固定能力有限。相比之下，互花米草和芦苇具有更高的植物株高、更长的生长季节以及更广阔的覆盖面积，这些特征提高了它们的植物固碳能力。
前段时间有报道称，黄河三角洲国家级自然保护区互花米草清除率目前达到99%。清除互花米草会是否会对滨海湿地的有机碳储量产生影响？
周金戈介绍，互花米草是一种原产于北美东海岸的盐沼植物，由于其强大的繁殖能力和适应性，在引入到非原产地后常常成为入侵物种。尤其是在中国，过去几十年间引种的互花米草在我国的海岸带迅速扩张。互花米草的过度生长可以改变当地的生态系统结构和功能，其中很重要的一点就是影响滨海湿地的有机碳储量。
当黄河三角洲国家级自然保护区的互花米草被清除后，可以预期会影响植物碳储量和土壤碳储量。
由于互花米草在我国海岸带入侵的主要是没有植被生长的潮滩区域，在互花米草清除后，原本被其覆盖的区域可能会出现空缺，这为本土植物的再生提供了机会。在短时间内，新植物尚未完全生长，可能会导致短期内植物碳储量降低。随着时间推移，新植物群落建立起来后，植物碳储量有望逐渐恢复到一定水平，但具体恢复水平还取决于生长的植物类型。
对于土壤碳储量来说，清除互花米草后，短期内土壤有机碳输入量可能会减少，导致土壤碳储量下降。同时，土壤中的微生物群落可能会发生变化，影响土壤有机碳的分解速率。过去有研究证明，互花米草群落产生的凋落物比本土植物更难分解，这也表明互花米草清除被本土物种替代后土壤碳损失的可能性会增加。
然而，具体影响还需要结合实地监测数据来进行评估。互花米草清除后的生态恢复是一个复杂的过程，这个过程将直接影响滨海湿地的碳动态。为了全面评估互花米草清除后湿地碳储量的变化，需要进行长期的监测和研究。
能否通过将潮滩转化为盐沼，增加滨海湿地的蓝碳储量？
既然研究表明同一区域的单位面积有机碳储量均是盐沼高于无植被覆盖的潮滩，那么是否可以考虑通过将潮滩转化为盐沼，以此来增加我国的滨海湿地的蓝碳储量呢？
“将我国广泛分布的潮滩转化为具有更强有机碳固存能力的盐沼，在理论上是有可能增加区域乃至全国的蓝碳储量。但这种只注重提高蓝碳固存能力的措施并不一定符合可持续的海岸带管理策略。”王法明说。
实际上，过去几十年来中国海岸带互花米草的大规模入侵和扩张为我们上了宝贵的一课。
1990年—2020年，由于互花米草的入侵和扩张，中国潮滩的土壤有机碳储量净增加了0.52Tg，完全抵消了由于人类活动造成的1.78 Tg土壤有机碳储存量的损失，甚至提升了滨海湿地的蓝碳储量。然而，这种巨大的蓝碳碳汇的增加是以牺牲其他关键的生态系统服务为代价的。例如，互花米草的扩张改变了本土盐沼植物的分布模式，侵占了鸟类和水生生物的栖息地，甚至严重阻碍了一些底栖生物的生长和栖息。
鉴于此，国家林业和草原局、自然资源部、生态环境部、水利部、农业农村部联合出台了《互花米草防治专项行动计划（2022—2025）》，旨在清除过度扩张的互花米草。这有利于海岸带原有生态系统的恢复，但在防治过程中，也要注意可能带来的一些负面影响。例如，化学防治方法可能导致农药在海岸带地区扩散，影响近海养殖业；机械防治埋藏米草生物量可能带来后续几年这些埋藏区甲烷释放量大量增加；而且机械翻耕等措施也会影响滨海湿地的底栖生物群落组成等问题。此外，治理以后也面临互花米草复发、岸线侵蚀加剧、本土植被难以复绿等相关问题。这些问题短时间内都难以解决，还需要进一步的监测和研究。
因此，尽管中国拥有辽阔而广布的潮滩生态系统，但将其转换为其他生态系统以提高蓝碳的固存能力，也会对其他生态系统功能产生不利的影响，需要综合考虑固碳效益和其他生态效益的平衡。
王法明表示，制定全面的环境管理策略，有效平衡实现碳中和所需的强大碳固存能力，同时应对潜在的不利影响，是一个多方面的挑战。合理开发和利用滨海湿地资源，建立长期实时监测机制，加强对现有湿地（特别是本土生态系统）的保护，并对退化的湿地进行恢复，既是可行的，也是必要的。通过让滨海湿地在可持续发展的大背景下发挥其生态系统功能和价值，可以为实现长期可持续发展铺平道路。加强对现有自然滨海湿地的保护，并对退化的滨海湿地进行修复无疑是当前的首要行动。
在提到如何保护好滨海湿地生态系统时，周金戈特别提到，亟需加强对无植被覆盖潮滩的保护。现有保护资金和政策主要倾斜于有植被覆盖的红树林和盐沼等地带，但无植被覆盖的潮滩同样重要，它们为多种生物提供了不可或缺的栖息地，并承担着重要的生态系统服务功能。因此，应加大对这类潮滩的保护力度。
“希望在未来能够开发出高效和可持续的海岸带管理策略，有效助力我国的碳中和战略并保护好滨海湿地生态系统服务。”王法明说。
