工业革命以来,人类活动大量排放CO2等温室气体,导致气候变化加剧,引发了一系列环境和社会问题,严重威胁人类生存与发展。当前,全球各国都在积极努力缓解气候变化带来的极端危害。中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话时指出,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。这是中国在《巴黎协定》承诺的基础上,对碳排放达峰时间和长期碳中和问题设立的更高目标。“3060”目标的提出,体现了中国重视绿色低碳高质量发展,将生态文明建设放在突出地位,彰显了中国的大国担当。
“减排”和“增汇”是实现碳达峰、碳中和的基本途径,但中国从碳排放峰值到碳中和的过渡期只有30a,短期内减排压力巨大,挖掘、维持和提升生态系统碳汇潜力成为长期实现碳中和的重要一环。生态系统的碳汇主要有陆地碳汇和海洋碳汇,即“绿碳”与“蓝碳”。传统“增汇”手段主要依靠在陆地上植树造林,但随着农田稀缺和未来人口增长对粮食的需求矛盾不断凸显,单靠陆地植被增汇已无法满足全球碳中和需求。海洋在全球碳循环中扮演者重要的角色,每年吸收约 30% 的人类活动排放到大气中的 CO2,且储碳周期可达数千年,负排放潜力巨大。
滨海湿地生态系统是海洋蓝碳的主要贡献者,具有巨大的碳吸收能力,其单位面积固碳速率可达陆地森林系统的几十倍甚至更多,盐沼湿地、红树林、海藻床等滨海湿地生态系统覆盖面积不到海床的0.5%,植物生物量也只占陆地植物生物量的0.05%,但其碳储量却达海洋碳储量的50%~71%。多家联合研究单位利用滨海湿地碳沉积数据和美国湿地调查数据,综合考虑滨海湿地的地域分布以及湿地类型(淡水湿地、咸水湿地、盐沼、红树林),估算出当前美国滨海湿地的固碳速率为4.2~5.0 Tg-C/a。他们还根据保守数据估算出当前我国滨海湿地每年通过沉积物埋藏所固定的碳可达0.97 Tg-C/a,具有较大的提升空间,到21世纪末有望增加到1.82~3.64 Tg-C/a。
滨海湿地生态系统的固碳能力能够长期持续,主要得益于滨海湿地中沉积物在海水潮汐往复作用下会不断被埋藏到更深的土层,长期处于厌氧条件,大大减缓有机质的分解,使得碳能够在百年到上万年尺度上处于稳定状态而不会释放回大气中,实现稳定持续存储。此外,与淡水湿地相比,海水中大量硫酸根离子的存在能够有效抑制滨海湿地中的甲烷(CH4)排放,提高CO2固存的整体气候效益。
然而,自1970年以来,由于人类活动,全球35%的湿地栖息地已经消失,滩涂围垦、资源过度利用、环境污染及气候变化等因素使自然滨海湿地急剧退化。Bronson等指出,如果滨海湿地恢复到1990年的水平,每年将有可能增加2.74亿t固碳量,相当于抵消了20亿桶以上的石油燃烧所带来的碳排放量。可见,停止破坏性的滨海湿地开发活动,恢复和扩建滨海湿地生态系统,提升其增汇固碳功能对于实现碳中和战略具有重要作用。
华东师范大学陈雪初副教授、华东师范大学崇明生态院院长唐剑武教授等团队致力于将蓝碳的概念纳入中国沿海湿地恢复项目中。他们自2016年开始通过改良泥沙、修建生态坝防止侵蚀、移植当地植物等方式对位于上海市金山区的鹦鹉洲湿地进行恢复,期间采用便携式温室气体分析仪和气体浓度分析仪定期监测鹦鹉洲湿地的温室气体(CO2、CH4和N2O)排放量,并与位于上海市奉贤区的天然湿地进行了比较。研究表明,恢复湿地的碳汇容量表现出明显的日变化和季节变化,受光照强度、气温和植被生长的影响;鹦鹉洲湿地正常运行时,全球暖化势大多数情况下为负值,即处于碳吸收状态,4—12月,白天全球暖化势为(−11.23±4.34)kg-CO2/(m2•a),比天然湿地[(−5.04±3.73) kg-CO2/(m2•a)]大得多,也就是说新恢复湿地的固碳能力是天然湿地的2.2倍。此外,在湿地恢复过程中,适当的水流管理有助于减少CH4的排放。这项研究显示了湿地碳中和技术的可行性,鹦鹉洲作为“负碳湿地”的先行者也为碳达峰、碳中和提供了基于自然地的解决方案。
滨海湿地,尤其是对物种组成和水流状态进行精心设计的新恢复湿地具有不容小觑的固碳能力,恢复湿地和增加湿地面积将是实现“碳中和”目标、缓解全球变暖的重要方案。对滨海湿地的碳汇能力、固碳潜力以及生态系统的服务功能进行有效评估,有利于全球各国对滨海湿地等蓝碳生态系统的管理与恢复进行指导。研究退化湿地生态系统的生物修复,重建高生物量、高碳汇型水生生物群落、改善湿地土壤及水体环境等措施来建立海岸带退化湿地的固碳增汇技术体系,建立相应的生态补偿机制,实施生态工程,出台国家政策,建立自然保护区,都将成为海岸带蓝碳增汇的有效措施。
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