中国湿地碳汇功能的提升途径

 

湿地碳汇提升技术是在恢复和新增湿地的过程中，采用有针对性的植物筛选与配置、水文调控、土壤底质改良等手段，使湿地固碳能力增强、碳排放减弱。基于已有的恢复和重建技术，科研人员已开始探索不同技术对碳汇功能提升的效果。然而，在国家的“双碳”目标下，这些技术的经济可行性、碳汇功能稳定性和可持续性以及在区域及全国范围的可推广性仍有待评估。

 

2.1  湿地植被修复与重建

 

植被修复不仅可以直接增加植物碳库，还可以通过光合作用产物通过根系向土壤输出、凋落物积累等过程间接增加土壤碳库，并促进土壤团聚体形成。在植被修复初期，一般植被的固碳效应比土壤的碳积累效应更显著，植被达到成熟状态后，土壤碳库对湿地固碳的贡献会逐渐增加。植被修复需根据环境条件、退化程度、人类利用方式等诸多因素制定不同的方案。在红树林修复中，水文条件、滩涂高程、底质条件、物种、种植密度和种苗来源等关系到修复后红树植物的生长、有机物的沉降、分解等过程，进而影响生态系统的固碳能力，因此，选择合适生境的修复地块、合适的物种及合理的种植措施是提升恢复效果和碳汇功能的关键。一般认为，种植红树林约20年可达到成熟林的状态，达到全球红树林植被碳储量的平均水平。芦苇是一种广布生长的大型水生植物，可适应于不同的水分和盐度环境，表现出极高的固碳能力，常被用于修复滨海和内陆沼泽湿地。2006—2011年在东北地区的退化芦苇沼泽地通过构建“苇—鱼—虾—蟹”复合生态结构，探索了沼泽湿地碳汇扩增和生态农业利用模式，试验地的年均碳汇达到176.42 kg C/hm2，比实验前提高了256.98%。青藏高原的高寒沼泽湿地约占全国沼泽总面积的46%，薹草、披碱草是优势植物。高寒沼泽地植被修复需结合围封、轮牧等措施消除退化因素，充分发挥原位种子库的作用，使其自然恢复；对于中度和重度退化的区域，可施以适当的补播技术。值得注意的是，在进行湿地恢复过程中，应慎重选择外来植物。例如，滨海盐沼中的互花米草虽具有较高的固碳能力，且在滩涂上更容易定植，加速沉积物碳累积；但互花米草与本土植物形成空间竞争，改变底栖动物和鸟类生境，其引起的生态效应影响了滨海湿地的健康。

 

2.2  湿地水文调控

 

湿地水文过程是维持湿地生态功能的关键要素，决定了湿地动植物区系和土壤生物地球化学循环特征。因此，湿地水文调控能够改变湿地水体对碳元素吸收与转化的能力，影响植物的光合固碳速率和土壤碳元素的含量，使生态系统碳汇功能增强。还湿是指在排干的区域通过工程手段抬高水位，进而使退化湿地恢复到水分饱和的状态。还湿可通过降低有机质分解速率减少CO2排放，但还湿所创造的厌氧环境将促进CH4排放，从而抵消了一部分CO2减排效应。青藏高原的若尔盖湿地还湿后，尽管CH4排放上升，但总体上使生态系统的CO2e排放总量降低了40%以上。自2000年以来，若尔盖湿地陆续实施了以填、堵排水沟壑为主要措施的修复工程，以抬升退化区水位。采取的技术主要是对部分沟壑进行完全填埋、通过在沟渠上构筑水坝等设施来拦蓄和调控水位，例如，日干乔沼泽平缓湿地区的梯形木板坝，红原泥炭开采区的混凝土坝，若尔盖阶地沼泽的砂石坝，玛曲、尕海的梯形泥炭坝。实施湿地水位抬升工程后的碳汇功能提升潜力需进一步监测与研究，调控合理的水位才能使湿地固碳发挥最大效应。

 

2.3  湿地底质改良

 

通过添加生物炭、菌剂等，能够活化退化湿地土壤中的微生物，有利于提高湿地的碳汇功能。生物炭是一种CO2负排放技术，具有较强的固碳能力以及多种环境效益。在全球范围内，施用生物炭可以减少3.4~6.3 Pg CO2e的排放。目前，生物炭在森林可持续管理和农田作物增产方面已经得到了较广泛的应用。在湿地生态系统中，添加生物炭可促进植物生长，减少无机营养流失，配合水位调节可有效降低温室气体CH4和N2O的排放。生物炭不仅可减缓土壤有机碳矿化，还可增加土壤中4%~6%新植物残体的保留量。使用生物炭在恢复湿地和人工湿地中对碳汇功能提升有巨大潜力，但湿地生物炭的长效增汇机制及推广潜力的相关研究亟待开展。丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi，AMF）与维管植物共生，在协助植物生长的同时将光合产物转化为难降解的有机物，使土壤碳能够更好地封存。AMF被应用于生态修复中，其释放的球囊霉素可促使土壤团聚体形成。通常在湿地中存在大量的AMF孢子，但AMF是专性需氧真菌，在淹水环境中其生长和发育受到限制。湿地植物的通气组织可输送氧气至根部，正好满足AMF的需求，因此，AMF在通气组织发达的水生植物中侵染率较高。目前，已有盆栽实验表明，在芦苇、碱蓬根部接种AMF可促进不同盐度环境中植物吸收营养，显著提高植物生物量。因此，湿地植物接种AMF是促进植物生长、改善滨海盐碱地以及增加碳汇的潜在技术。

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 结论与讨论 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
 

湿地碳汇功能提升是基于保护和恢复湿地的措施来实现，具有多方面协同效益。例如，在青藏高原恢复沼泽地可提高生态系统的水源涵养力，在气候变化背景下增强青藏高原抵御极端干旱的能力；恢复的红树林和盐沼可增强沿海地区抵御风暴潮，缓解海水入侵；恢复河漫滩可增强河流调节洪水的能力，在极端降水时减弱和推迟洪峰；在城市和农村新建小微湿地，能调节区域气候、净化水质、创造优美景观等。然而，在现有的湿地规划和政策中，主要是以提高湿地面积和保护率为目标，而针对湿地质量的指标较少，也没有明确的湿地碳汇的指标。究其原因，可能是尽管科学家认为湿地具有重要的碳汇潜力，但目前关于湿地碳汇功能提升的途径并不明朗：一方面，大多数政策和技术是直接从湿地保护和恢复技术移植过来，对实际的增汇效应缺乏评估；另一方面，在新增和恢复湿地的过程中，有些提升碳汇功能的措施可能存在其他负面效应。例如，新增的湿地如果水域面积较大，那么可能反而增加了湿地的CH4排放；滨海的光滩是迁徙候鸟的重要停歇和栖息地，如果为了提升碳汇而栽种植物，那么就减少了鸟类的适宜生境。因此，在实施湿地碳汇提升的过程中，必需统筹考虑湿地的整体生态功能，使碳汇功能与其他湿地功能的协同效应实现最大化，减少可能带来的负面影响。综上所述，在为实现“双碳”目标的背景下，仍需通过不断示范实践、加强监测评估，使湿地碳汇功能技术更加成熟、相关政策途径更加明确。