2022年11月5—13日，我國(guó)首次承辦《濕地公約》第十四屆締約方大會(huì)(以下簡(jiǎn)稱“COP14”大會(huì))，未來3年，作為COP14主席國(guó)將全面領(lǐng)導(dǎo)公約事務(wù)，制定一系列戰(zhàn)略計(jì)劃，助力實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)?！蹲匀槐Ｗo(hù)地》編輯部特別策劃一期“COP14大會(huì)”專題，從基礎(chǔ)研究、學(xué)術(shù)前沿、科學(xué)分析等多元角度，探討保護(hù)濕地這一重要生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)展和挑戰(zhàn)。本次結(jié)合正在召開的COP14大會(huì)，推薦我刊2022年第3期“COP14大會(huì)”專題文章《中國(guó)濕地碳匯功能的提升途徑》，以饗讀者。
摘要
濕地是重要的土地利用類型之一，具有顯著的儲(chǔ)碳、固碳功能。濕地碳匯與環(huán)境變化及人類管理方式密切相關(guān)，提升濕地碳匯功能是中國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。本文聚焦于我國(guó)濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能提升的需求，梳理了政策和技術(shù)兩方面的途徑。在現(xiàn)有的濕地政策中，恢復(fù)退化的濱海紅樹林和鹽沼、加強(qiáng)泥炭地保護(hù)、恢復(fù)和新增內(nèi)陸沼澤濕地可有效提升濕地碳匯。潛在的碳增匯減/排技術(shù)包括植被修復(fù)與重建技術(shù)、水文調(diào)控技術(shù)、施加生物炭和土壤底質(zhì)改良技術(shù)等。然而，目前的政策和技術(shù)通常是從濕地保護(hù)和恢復(fù)領(lǐng)域移植過來，缺乏定量增碳效應(yīng)評(píng)估，仍需通過示范實(shí)踐、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)評(píng)估使?jié)竦靥紖R功能提升技術(shù)更加成熟，政策目標(biāo)更加明確。
濕地與森林、海洋并稱全球3大生態(tài)系統(tǒng)，具有顯著的儲(chǔ)碳、固碳功能。全球濕地面積為1 210萬(wàn)km2，雖然僅占陸地表面積的8%，但儲(chǔ)存了約20%~30%的陸地土壤碳。中國(guó)在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上提出“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)(以下簡(jiǎn)稱“雙碳”目標(biāo))已成為中國(guó)重要的長(zhǎng)期戰(zhàn)略目標(biāo)，主要通過“減排、保碳、增匯、封存”的4個(gè)技術(shù)途徑來實(shí)現(xiàn)，其中鞏固陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能和提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯增量是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。濕地是位于陸地與水體生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，據(jù)第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查結(jié)果顯示，中國(guó)濕地面積為23.47萬(wàn)km2，約為林地、草地面積的十分之一。天然濕地由于其淹水和缺氧的環(huán)境致使植物凋落物分解速率較低，被光合作用固定的碳能夠在濕地系統(tǒng)中長(zhǎng)期保存。同時(shí)，濕地是CH4排放源，淡水濕地貢獻(xiàn)了約35%~55%的全球CH4排放。然而，受氣候變化和人類活動(dòng)的雙重影響，自1900年以來，全球失去了約54%~57%的濕地。在濕地轉(zhuǎn)變?yōu)楦?、草地、農(nóng)地、園地等用地時(shí)，其有機(jī)碳庫(kù)在外部因素的強(qiáng)烈干擾下快速損失，濕地CO2匯減弱甚至轉(zhuǎn)化為碳排放源，同時(shí)CH4排放減弱。因此，濕地的碳匯功能與環(huán)境變化和人類管理方式密切相關(guān)。
濕地類型多樣，廣泛分布于從赤道到極地、從沿海到高原的不同氣候和海拔區(qū)域，包括紅樹林、鹽沼、灘涂、沼澤、泥炭地等多種生態(tài)系統(tǒng)類型。2018年，《濕地公約》各締約國(guó)同意采取措施保護(hù)、恢復(fù)和可持續(xù)管理泥炭地和濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)，認(rèn)可濕地在減緩和適應(yīng)氣候變化方面的重要作用。本文將重點(diǎn)圍繞我國(guó)濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能提升的相關(guān)政策和技術(shù)展開討論，旨在為國(guó)家實(shí)施濕地生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程、區(qū)域碳匯技術(shù)應(yīng)用等提供參考。
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濕地碳匯功能提升的政策途徑
國(guó)際上普遍認(rèn)為泥炭地和濱海濕地的保護(hù)恢復(fù)是提升濕地碳匯最具潛力的途徑。濕地恢復(fù)與重建能夠有效地遏制因濕地轉(zhuǎn)化而引起的溫室氣體釋放現(xiàn)象，因此，濕地碳匯功能提升是濕地恢復(fù)的重要效益之一。提升濕地碳匯主要有兩條途徑：一是通過有效管理減緩濕地退化，維持濕地的碳匯能力不被削減;二是通過濕地恢復(fù)工程，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)從低碳匯能力向高碳匯能力的轉(zhuǎn)變。中國(guó)自1992年加入《濕地公約》后制定了一系列濕地保護(hù)政策與規(guī)劃，例如，2002年啟動(dòng)了《全國(guó)濕地保護(hù)計(jì)劃(2002—2030)》;2016年國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《濕地保護(hù)修復(fù)制度方案》，全國(guó)各地制定了地方性濕地保護(hù)條例等。2021年年底頒布的《中華人民共和國(guó)濕地保護(hù)法》明確了保護(hù)對(duì)象為“具有顯著生態(tài)功能的自然或者人工的、常年或者季節(jié)性積水地帶、水域，包括低潮時(shí)水深不超過6 m的海域，但是水田以及用于養(yǎng)殖的人工的水域和灘涂除外”。其中，濱海濕地、內(nèi)陸沼澤濕地及泥炭地具有較大的碳匯提升潛力，而江河、湖泊、水庫(kù)等開闊水域一般被認(rèn)為是CH4排放源，固碳能力較弱，碳匯功能提升潛力有限。
1.1 濱海濕地恢復(fù)
中國(guó)大陸岸線長(zhǎng)約1.8萬(wàn)km，濱海濕地面積約1.53萬(wàn)km2，海岸帶分布著紅樹林、鹽沼、灘涂、海草床、珊瑚礁等多種生態(tài)系統(tǒng)類型。“藍(lán)碳”是指沿海生態(tài)系統(tǒng)捕獲的碳，紅樹林、鹽沼、海草等具有較高的單位面積固碳能力，是藍(lán)碳的主力軍。據(jù)調(diào)查，中國(guó)的鹽沼、紅樹林和海草床的碳埋藏速率中位數(shù)為154、124、43 gC/(m2·a)。然而，在資源過度開發(fā)利用、環(huán)境污染、全球氣候變化等因素的影響下，我國(guó)海岸帶區(qū)域出現(xiàn)了不同程度的退化和破壞，17%以上的岸段遭受侵蝕，全國(guó)人工岸線比例超過68.5%，沿海圍海造地面積達(dá)到了1.2萬(wàn)km2。2020年6月，國(guó)家發(fā)展改革委、自然資源部聯(lián)合印發(fā)的《全國(guó)重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程總體規(guī)劃(2021—2035年)》提出，到2025年修復(fù)退化岸線長(zhǎng)度400 km，恢復(fù)濱海濕地200 km2，恢復(fù)海岸線防護(hù)林1 100 km2;到2035年，自然海岸線保有率不低于35%。2020年8月，自然資源部、國(guó)家林業(yè)和草原局正式印發(fā)了《紅樹林保護(hù)修復(fù)專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃(2020—2025年)》，明確對(duì)浙江省、福建省、廣東省、廣西壯族自治區(qū)以及海南省的現(xiàn)有紅樹林實(shí)施全面保護(hù)，計(jì)劃到2025年，營(yíng)造和修復(fù)紅樹林面積188 km2?；谶b感解譯分析，研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)濱海濕地從1984—2011年下降了約50%，但從2013年后逐步回升，截至2018年約回升到1984年70%的水平，保護(hù)恢復(fù)政策的實(shí)施推動(dòng)了濱海濕地面積增長(zhǎng)。這些計(jì)劃和已實(shí)施的沿海生態(tài)修復(fù)工程提出的初衷是為了恢復(fù)生物棲息地、防止外來種入侵以及提高風(fēng)暴潮防御功能等，而恢復(fù)的鹽沼、紅樹林等生態(tài)系統(tǒng)對(duì)沿海濕地的碳匯功能提升亦有巨大貢獻(xiàn)。
1.2 恢復(fù)沼澤濕地
中國(guó)有內(nèi)陸沼澤濕地(包括森林沼澤、灌叢沼澤、沼澤草地、沼澤地)16.04萬(wàn)km2、內(nèi)陸灘涂濕地5.89萬(wàn)km2，這兩部分約占中國(guó)濕地總面積約90%以上，具有巨大的增匯潛力。退耕還濕、退塘還濕是我國(guó)增加內(nèi)陸沼澤濕地面積的重要舉措。在現(xiàn)有濕地的基礎(chǔ)上，將已轉(zhuǎn)化為耕地和養(yǎng)殖塘的區(qū)域，通過生物、工程技術(shù)對(duì)退化或消失的濕地進(jìn)行修復(fù)或重建，從而恢復(fù)為自然沼澤濕地。退耕還濕、退塘還濕能夠促進(jìn)土壤碳積累、減少甲烷等溫室氣體排放。例如，三江平原退耕還濕10年的蘆葦濕地土壤碳含量比農(nóng)田高約20%。寧夏自2002年以來實(shí)施的濕地恢復(fù)工程，平均土壤碳密度增加了708.49 g/m2，使其每年可新增碳匯1.37萬(wàn)tC，占濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯總量的50%。目前，中國(guó)的退耕還濕工作在三江平原、江漢平原、洞庭湖、鄱陽(yáng)湖等區(qū)域逐步開展，并建立了相應(yīng)的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，以解決項(xiàng)目實(shí)施過程中農(nóng)戶的生計(jì)問題。“十三五”期間，全國(guó)實(shí)施濕地保護(hù)與恢復(fù)項(xiàng)目53個(gè);中央財(cái)政濕地補(bǔ)助83.7億元，實(shí)施濕地生態(tài)效益補(bǔ)償補(bǔ)助、退耕還濕、濕地保護(hù)與恢復(fù)補(bǔ)助項(xiàng)目2 000余個(gè)，新增濕地面積2 026 km2。“十四五”期間，我國(guó)將實(shí)施一批濕地保護(hù)修復(fù)國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目，包括長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、京津冀等國(guó)家重大戰(zhàn)略的濕地保護(hù)修復(fù)工程。在實(shí)施濕地恢復(fù)的過程中，優(yōu)先恢復(fù)沼澤濕地、適當(dāng)控制開闊水域面積和水位，將有利于提升濕地碳匯功能。
1.3 泥炭地保護(hù)
泥炭地是沼澤濕地特有的自然產(chǎn)物，是由不同分解程度的松軟有機(jī)質(zhì)堆積物組成，其有機(jī)質(zhì)含量占土壤干質(zhì)量的30%以上。根據(jù)1988年國(guó)家地質(zhì)礦產(chǎn)部《全國(guó)泥炭資源報(bào)告》統(tǒng)計(jì)顯示，中國(guó)有泥炭地面積為1.04萬(wàn)km2，有機(jī)碳儲(chǔ)量為46.8億tC。根據(jù)泥炭地有機(jī)碳的蘊(yùn)藏形式可分為埋藏和裸露泥炭地，其中裸露泥炭地的有機(jī)碳儲(chǔ)量較大，約33.15億tC。裸露泥炭地主要分布于東北、西北和青藏高原地區(qū)的沼澤地帶，其有機(jī)質(zhì)含量高，泥炭積累速率與生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力密切相關(guān)。埋藏泥炭地主要分布于云貴高原和長(zhǎng)江中下游地區(qū)，有機(jī)碳深埋或淺埋于老底層或近代底層，基本不參與大氣碳循環(huán)。由于泥炭地在遭到破壞后很難恢復(fù)，因此，應(yīng)優(yōu)先保護(hù)現(xiàn)有的泥炭沼澤免受干擾和破壞，避免上萬(wàn)年來固定的深層土壤碳被以溫室氣體的形式釋放。中國(guó)對(duì)泥炭沼澤的開發(fā)和利用主要是挖溝排水使其水位下降，從而轉(zhuǎn)化為林地、牧場(chǎng)或農(nóng)田?！吨腥A人民共和國(guó)濕地保護(hù)法》禁止在泥炭沼澤濕地開采泥炭或者擅自開采地下水;禁止將泥炭沼澤濕地蓄水向外排放，因防災(zāi)減災(zāi)需要的除外。這一條款將有利于維持現(xiàn)有泥炭地水位，防止水位下降和碳釋放。同時(shí)，采取一定的措施使排水的泥炭地還濕和恢復(fù)植被，加強(qiáng)泥炭地水管理是減少泥炭地碳排放最基本、最有效的措施。
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濕地碳匯功能提升的技術(shù)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，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)。
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結(jié)論與討論
濕地碳匯功能提升是基于保護(hù)和恢復(fù)濕地的措施來實(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，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。
