中國濕地碳匯功能的提升途徑

 

濕地碳匯提升技術(shù)是在恢復(fù)和新增濕地的過程中，采用有針對性的植物篩選與配置、水文調(diào)控、土壤底質(zhì)改良等手段，使?jié)竦毓烫寄芰υ鰪?、碳排放減弱。基于已有的恢復(fù)和重建技術(shù)，科研人員已開始探索不同技術(shù)對碳匯功能提升的效果。然而，在國家的“雙碳”目標下，這些技術(shù)的經(jīng)濟可行性、碳匯功能穩(wěn)定性和可持續(xù)性以及在區(qū)域及全國范圍的可推廣性仍有待評估。

 

2.1  濕地植被修復(fù)與重建

 

植被修復(fù)不僅可以直接增加植物碳庫，還可以通過光合作用產(chǎn)物通過根系向土壤輸出、凋落物積累等過程間接增加土壤碳庫，并促進土壤團聚體形成。在植被修復(fù)初期，一般植被的固碳效應(yīng)比土壤的碳積累效應(yīng)更顯著，植被達到成熟狀態(tài)后，土壤碳庫對濕地固碳的貢獻會逐漸增加。植被修復(fù)需根據(jù)環(huán)境條件、退化程度、人類利用方式等諸多因素制定不同的方案。在紅樹林修復(fù)中，水文條件、灘涂高程、底質(zhì)條件、物種、種植密度和種苗來源等關(guān)系到修復(fù)后紅樹植物的生長、有機物的沉降、分解等過程，進而影響生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力，因此，選擇合適生境的修復(fù)地塊、合適的物種及合理的種植措施是提升恢復(fù)效果和碳匯功能的關(guān)鍵。一般認為，種植紅樹林約20年可達到成熟林的狀態(tài)，達到全球紅樹林植被碳儲量的平均水平。蘆葦是一種廣布生長的大型水生植物，可適應(yīng)于不同的水分和鹽度環(huán)境，表現(xiàn)出極高的固碳能力，常被用于修復(fù)濱海和內(nèi)陸沼澤濕地。2006—2011年在東北地區(qū)的退化蘆葦沼澤地通過構(gòu)建“葦—魚—蝦—蟹”復(fù)合生態(tài)結(jié)構(gòu)，探索了沼澤濕地碳匯擴增和生態(tài)農(nóng)業(yè)利用模式，試驗地的年均碳匯達到176.42 kg C/hm2，比實驗前提高了256.98%。青藏高原的高寒沼澤濕地約占全國沼澤總面積的46%，薹草、披堿草是優(yōu)勢植物。高寒沼澤地植被修復(fù)需結(jié)合圍封、輪牧等措施消除退化因素，充分發(fā)揮原位種子庫的作用，使其自然恢復(fù)；對于中度和重度退化的區(qū)域，可施以適當?shù)难a播技術(shù)。值得注意的是，在進行濕地恢復(fù)過程中，應(yīng)慎重選擇外來植物。例如，濱海鹽沼中的互花米草雖具有較高的固碳能力，且在灘涂上更容易定植，加速沉積物碳累積；但互花米草與本土植物形成空間競爭，改變底棲動物和鳥類生境，其引起的生態(tài)效應(yīng)影響了濱海濕地的健康。

 

2.2  濕地水文調(diào)控

 

濕地水文過程是維持濕地生態(tài)功能的關(guān)鍵要素，決定了濕地動植物區(qū)系和土壤生物地球化學(xué)循環(huán)特征。因此，濕地水文調(diào)控能夠改變濕地水體對碳元素吸收與轉(zhuǎn)化的能力，影響植物的光合固碳速率和土壤碳元素的含量，使生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能增強。還濕是指在排干的區(qū)域通過工程手段抬高水位，進而使退化濕地恢復(fù)到水分飽和的狀態(tài)。還濕可通過降低有機質(zhì)分解速率減少CO2排放，但還濕所創(chuàng)造的厭氧環(huán)境將促進CH4排放，從而抵消了一部分CO2減排效應(yīng)。青藏高原的若爾蓋濕地還濕后，盡管CH4排放上升，但總體上使生態(tài)系統(tǒng)的CO2e排放總量降低了40%以上。自2000年以來，若爾蓋濕地陸續(xù)實施了以填、堵排水溝壑為主要措施的修復(fù)工程，以抬升退化區(qū)水位。采取的技術(shù)主要是對部分溝壑進行完全填埋、通過在溝渠上構(gòu)筑水壩等設(shè)施來攔蓄和調(diào)控水位，例如，日干喬沼澤平緩濕地區(qū)的梯形木板壩，紅原泥炭開采區(qū)的混凝土壩，若爾蓋階地沼澤的砂石壩，瑪曲、尕海的梯形泥炭壩。實施濕地水位抬升工程后的碳匯功能提升潛力需進一步監(jiān)測與研究，調(diào)控合理的水位才能使?jié)竦毓烫及l(fā)揮最大效應(yīng)。

 

2.3  濕地底質(zhì)改良

 

通過添加生物炭、菌劑等，能夠活化退化濕地土壤中的微生物，有利于提高濕地的碳匯功能。生物炭是一種CO2負排放技術(shù)，具有較強的固碳能力以及多種環(huán)境效益。在全球范圍內(nèi)，施用生物炭可以減少3.4~6.3 Pg CO2e的排放。目前，生物炭在森林可持續(xù)管理和農(nóng)田作物增產(chǎn)方面已經(jīng)得到了較廣泛的應(yīng)用。在濕地生態(tài)系統(tǒng)中，添加生物炭可促進植物生長，減少無機營養(yǎng)流失，配合水位調(diào)節(jié)可有效降低溫室氣體CH4和N2O的排放。生物炭不僅可減緩?fù)寥烙袡C碳礦化，還可增加土壤中4%~6%新植物殘體的保留量。使用生物炭在恢復(fù)濕地和人工濕地中對碳匯功能提升有巨大潛力，但濕地生物炭的長效增匯機制及推廣潛力的相關(guān)研究亟待開展。叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi，AMF）與維管植物共生，在協(xié)助植物生長的同時將光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為難降解的有機物，使土壤碳能夠更好地封存。AMF被應(yīng)用于生態(tài)修復(fù)中，其釋放的球囊霉素可促使土壤團聚體形成。通常在濕地中存在大量的AMF孢子，但AMF是專性需氧真菌，在淹水環(huán)境中其生長和發(fā)育受到限制。濕地植物的通氣組織可輸送氧氣至根部，正好滿足AMF的需求，因此，AMF在通氣組織發(fā)達的水生植物中侵染率較高。目前，已有盆栽實驗表明，在蘆葦、堿蓬根部接種AMF可促進不同鹽度環(huán)境中植物吸收營養(yǎng)，顯著提高植物生物量。因此，濕地植物接種AMF是促進植物生長、改善濱海鹽堿地以及增加碳匯的潛在技術(shù)。

圖片

 

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濕地碳匯功能提升是基于保護和恢復(fù)濕地的措施來實現(xiàn)，具有多方面協(xié)同效益。例如，在青藏高原恢復(fù)沼澤地可提高生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)力，在氣候變化背景下增強青藏高原抵御極端干旱的能力；恢復(fù)的紅樹林和鹽沼可增強沿海地區(qū)抵御風(fēng)暴潮，緩解海水入侵；恢復(fù)河漫灘可增強河流調(diào)節(jié)洪水的能力，在極端降水時減弱和推遲洪峰；在城市和農(nóng)村新建小微濕地，能調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、凈化水質(zhì)、創(chuàng)造優(yōu)美景觀等。然而，在現(xiàn)有的濕地規(guī)劃和政策中，主要是以提高濕地面積和保護率為目標，而針對濕地質(zhì)量的指標較少，也沒有明確的濕地碳匯的指標。究其原因，可能是盡管科學(xué)家認為濕地具有重要的碳匯潛力，但目前關(guān)于濕地碳匯功能提升的途徑并不明朗：一方面，大多數(shù)政策和技術(shù)是直接從濕地保護和恢復(fù)技術(shù)移植過來，對實際的增匯效應(yīng)缺乏評估；另一方面，在新增和恢復(fù)濕地的過程中，有些提升碳匯功能的措施可能存在其他負面效應(yīng)。例如，新增的濕地如果水域面積較大，那么可能反而增加了濕地的CH4排放；濱海的光灘是遷徙候鳥的重要停歇和棲息地，如果為了提升碳匯而栽種植物，那么就減少了鳥類的適宜生境。因此，在實施濕地碳匯提升的過程中，必需統(tǒng)籌考慮濕地的整體生態(tài)功能，使碳匯功能與其他濕地功能的協(xié)同效應(yīng)實現(xiàn)最大化，減少可能帶來的負面影響。綜上所述，在為實現(xiàn)“雙碳”目標的背景下，仍需通過不斷示范實踐、加強監(jiān)測評估，使?jié)竦靥紖R功能技術(shù)更加成熟、相關(guān)政策途徑更加明確。