中國(guó)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(duì)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?qiáng)、碳排放減弱?；谝延械幕謴?fù)和重建技術(shù)，科研人員已開始探索不同技術(shù)對(duì)碳匯功能提升的效果。然而，在國(guó)家的“雙碳”目標(biāo)下，這些技術(shù)的經(jīng)濟(jì)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(guó)范圍的可推廣性仍有待評(píng)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(kù)，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(kù)，并促進(jìn)土壤團(tuán)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(dá)到成熟狀態(tài)后，土壤碳庫(kù)對(duì)濕地固碳的貢獻(xiàn)會(huì)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(lái)源等關(guān)系到修復(fù)后紅樹植物的生長(zhǎng)、有機(jī)物的沉降、分解等過程，進(jìn)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(rèn)為，種植紅樹林約20年可達(dá)到成熟林的狀態(tài)，達(dá)到全球紅樹林植被碳儲(chǔ)量的平均水平。蘆葦是一種廣布生長(zhǎng)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(kuò)增和生態(tài)農(nóng)業(yè)利用模式，試驗(yàn)地的年均碳匯達(dá)到176.42 kg C/hm2，比實(shí)驗(yàn)前提高了256.98%。青藏高原的高寒沼澤濕地約占全國(guó)沼澤總面積的46%，薹草、披堿草是優(yōu)勢(shì)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(kù)的作用，使其自然恢復(fù)；對(duì)于中度和重度退化的區(qū)域，可施以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)播技術(shù)。值得注意的是，在進(jìn)行濕地恢復(fù)過程中，應(yīng)慎重選擇外來(lái)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(jìng)爭(zhēng)，改變底棲動(dòng)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(dòng)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(duì)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(qiáng)。還濕是指在排干的區(qū)域通過工程手段抬高水位，進(jìn)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(jī)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(jìn)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(lái)，若爾蓋濕地陸續(xù)實(shí)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(duì)部分溝壑進(jìn)行完全填埋、通過在溝渠上構(gòu)筑水壩等設(shè)施來(lái)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(shí)施濕地水位抬升工程后的碳匯功能提升潛力需進(jìn)一步監(jiān)測(cè)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(fù)排放技術(shù)，具有較強(qiáng)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(jìn)植物生長(zhǎng)，減少無(wú)機(jī)營(yíng)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(jī)碳礦化，還可增加土壤中4%~6%新植物殘?bào)w的保留量。使用生物炭在恢復(fù)濕地和人工濕地中對(duì)碳匯功能提升有巨大潛力，但濕地生物炭的長(zhǎng)效增匯機(jī)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(zhǎng)的同時(shí)將光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為難降解的有機(jī)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(tuán)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(zhǎng)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(dá)的水生植物中侵染率較高。目前，已有盆栽實(shí)驗(yàn)表明，在蘆葦、堿蓬根部接種AMF可促進(jìn)不同鹽度環(huán)境中植物吸收營(yíng)養(yǎng)，顯著提高植物生物量。因此，濕地植物接種AMF是促進(jìn)植物生長(zhǎng)、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(hù)和恢復(fù)濕地的措施來(lái)實(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)河流調(diào)節(jié)洪水的能力，在極端降水時(shí)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(hù)率為目標(biāo)，而針對(duì)濕地質(zhì)量的指標(biāo)較少，也沒有明確的濕地碳匯的指標(biāo)。究其原因，可能是盡管科學(xué)家認(rèn)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(hù)和恢復(fù)技術(shù)移植過來(lái)，對(duì)實(shí)際的增匯效應(yīng)缺乏評(píng)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(fù)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(shí)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(shí)現(xiàn)最大化，減少可能帶來(lái)的負(fù)面影響。綜上所述，在為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的背景下，仍需通過不斷示范實(shí)踐、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)評(píng)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。