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世界濕地日|地球的重要“碳庫”——“無所不能”的濕地


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2021年2月04日 -
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大自然保護協會TNC

大自然保護協會TNC

濕地的作用 | 圖源:TNC氣候變化與濕地WETLANDS氣候變化造成的恐慌正在世界各地蔓延, 只有科學認知氣候變化,並不斷尋求適應或減緩氣候變化的對策,才是解決問題的關鍵。

圖源:TNC通常來說,減緩氣候變化的措施包括兩個方面,一是減排,即通過提高能效、節能降耗、增加可再生能源的比例、森林和濕地保護等措施減少二氧化碳等溫室氣體向大氣的排放;二是增匯,即通過對自然生態系統的保護、恢複和可持續管理,如避免毀林、造林、森林管理、濕地保護和恢複、農田管理和草地管理等措施,從大氣中吸收二氧化碳,增加碳儲存,即碳匯或吸收匯。濕地與氣候變化有著密切的關聯,濕地不僅對一定半徑範圍內的小氣候具有明顯的調節作用,同時濕地擁有很強的碳匯能力,利用濕地應對氣候變化,能有效緩解溫室效應,在應對氣候變化方面發揮著不可替代的、極為關鍵的作用。濕地與“碳”WETLANDS濕地生態系統是地球上最重要的碳庫之一;濕地中植物種類豐富,植被茂密,植物通過光合作用使無機碳(大氣中的二氧化碳)轉變為有機碳,不斷地在濕地土壤中積累。而濕地中含有大量未被分解的有機碳,也在濕地中不斷積累。濕地是陸地上碳素積累速度最快的自然生態系統。

攝影:Bridget Besaw濕地是陸地上巨大的有機碳庫。盡管全球濕地面積僅占陸地面積的4~6%(即5.3~5.7億公頃),碳儲量約為3000~6000 億噸碳,占陸地生態系統碳儲存總量的12~24%。泥炭地、紅樹林、海草床等都儲存了大量的碳。以泥炭地為例,它只占地球陸地面積的3%,儲存的碳是森林的2倍!如果這些碳全部釋放到大氣中,則大氣二氧化碳的濃度將增加約200ppm(parts per million),全球平均氣溫將因此升高0.8~2.5℃(劉子剛,2004)。濕地“碳庫”之稱絕非虛名,下面我們以濕地類型中的泥炭地和濱海濕地為例,進行說明。濕地碳匯“大咖”:泥炭地泥炭又稱為泥炭土、草碳,是被埋在地下濕地的植物的“遺體”,經過數千萬年的堆積,在較低氣溫、雨水較少或缺少空氣條件下,緩慢分解而形成特殊有機物。泥炭地是指泥炭厚度至少為30cm,或有機質含量超過50%的濕地(周文昌等,2016)。泥炭地示意圖 | 圖源:IPCC, 2014泥炭濕地不僅能夠吸收二氧化碳,還能存儲大量未被分解的有機物質,避免裏面的碳以二氧化碳的形式回到大氣中去。全球泥炭地面積約4億公頃,僅占全球陸地面積的3%,但其碳儲量達1200~5419億噸,占全球土壤碳儲量的10~35%,單位面積土壤有機碳密度高達600~1500噸碳,是全球土壤有機碳密度的6~15倍(劉子剛等,2012)。泥炭濕地約30~40%的植被淨初級生產力儲存在泥炭層中,年碳積累速率約為0.20~0.30噸碳/公頃(Gorham,1991;Morna et al.,1989)。在季節性水淹的狀態下,泥炭地能持續地固碳。以我國為例,根據全國泥炭資源調查(1983~1985年)的結果,我國泥炭地面積104.4萬公頃,約46.87億噸(幹重),占我國陸地面積的0.1%。泥炭地有機碳儲量為6.207~40.926億噸,相當於中國土壤有機碳總儲量的8~30%,單位面積有機碳儲量為300~1552.5噸碳/公頃(劉子剛等,2012)。中國東北和青藏高原是主要的兩個泥炭地分布地區,其中青藏高原區域分布面積約為5086km2,碳儲量約14.2億噸,中國東北分布區域面積約為2050km2,碳儲量約2.1億噸。東北地區的大小興安嶺山地、長白山地、三江平原和松嫩平原分布大量泥炭沼澤,土壤平均碳密度116.2噸/公頃,平均年固碳速率1.07噸/公頃。青海諾爾蓋濕地美景 | 攝影:張小全/TNC雖然泥炭濕地的碳累積速度非常緩慢,然而一旦泥炭濕地被破壞,碳分解速度卻非常快,以至於數千年儲存的碳在幾年內被分解並釋放到大氣中。泥炭地排幹為草地,熱帶、溫帶和寒溫帶的年碳排放速率分別達9.6噸碳/公頃、5.3~6.1噸碳/公頃和5.7噸碳/公頃;熱帶泥炭地轉化為水田和旱地,年碳排放速率分別達9.4噸碳/公頃和14噸碳/公頃,在溫帶和寒溫帶為7.9噸碳/公頃(IPCC,2013)。因此,保護泥炭地、避免泥炭地的破壞和退化,將有助於避免泥炭地碳的直接排放,單位面積減排效果比避免毀林更大。同時,對退化泥炭濕地進行恢複,如排幹濕地還濕、退耕還濕、退牧還濕、可持續放牧等,可逐步恢複泥炭地的固碳能力。在寒溫帶,排幹有機土濕地還濕的年均固碳速率為0.34噸碳/公頃(寡養)和0.55噸碳/公頃(富養)(IPCC,2013)。與森林固碳有成熟期或碳飽和不同,泥炭地固碳不會飽和,是無限期的。攝影:Kent Mason濕地“藍碳”:推動構建更具彈性的未來濱海濕地地處海洋與陸地交匯地帶,是受陸海交互作用最為顯著的生態系統,特別是潮間帶的鹽水沼澤、紅樹林、海草床、珊瑚礁等自然生態系統,是自然界生物多樣性豐富、具有多種獨特功能、生產力最高的生態系統之一。保護和恢複濱海濕地生態系統,不僅可保護碳儲存、減少碳排放、增加碳吸收,還能極大地增強海岸帶彈性,提高人類和生態系統適應氣候變化的能力。在減緩方面,通常聚焦於紅樹林、鹽沼和海草床三大生態系統,封存在這些濱海濕地中的碳被稱為“藍碳”。攝影:Mark Godfrey /TNC濱海濕地中儲存的碳可以在土壤中保存數千年以上,這使得濱海濕地成為緩解氣候變化的長期解決方案之一。如果濱海濕地恢複到1990年的水平,每年將有可能增加2.74億噸固碳量,相當於抵消了20億桶以上的石油燃燒所帶來的碳排量(Bronson et al., 2017)。防止濕地進一步流失可以避免數千萬噸的碳排放,保護和恢複沿海濕地的全球影響顯而易見、毋庸置疑。攝影:Mark Godfrey以紅樹林為例,單面積紅樹林植被碳密度79.9噸碳/公頃,全球儲量12億噸碳。更重要的是,與陸地生態系統不同,由於潮間帶土壤多處於厭氧狀態,有機碳分解很少,有利於有機碳在土壤中的積累,進而形成碳匯。因此,紅樹林土壤可以不斷地累積有機碳,土壤碳含量會隨之持續增加,而陸地生態系統土壤有機碳達到平衡後就不再進行積累。據估計,紅樹林土壤有機碳年固定碳速率達1.39噸碳/公頃,全球紅樹林土壤年固1840萬噸碳。由於紅樹林土壤中存在大量硫酸鹽從而降低了甲烷微生物的活性,所以與淡水濕地相比,紅樹林土壤幾乎不產生甲烷(Laffoley & Grimsditch,2009)。通過保護和恢複濱海濕地,發揮濕地的固碳作用,將是我們建設更具彈性的海岸線、更安全的沿海社區的重要機遇。

攝影:Katherine Gendreau濕地在減緩氣候變化的過程中可以發揮巨大作用,但由於在某些地區,隨著種植業發展的需要,對濕地進行排幹,甚至開墾,導致碳的迅速分解,以至於幾千年儲存的碳在幾年內被分解並釋放到大氣中;濕地過度放牧導致生產力下降,固碳能力降低,甚至產生淨碳排放。再加上水利工程、鹽堿化、外來物種入侵等原因,都有可能導致濕地退化、破壞濕地的碳庫功能!因此,我們必須加強對濕地的保護,可以通過排幹濕地還濕、退漁還濕、退耕還濕,紅樹林造林等方式,恢複原有濕地的水文和植被,逐漸恢複其原有功能。保護濕地可以有效地防止溫室氣體的排放;通過濕地恢複,可增加濕地植被和土壤碳儲量。濕地是非常重要的碳庫,不同類型濕地中儲藏的碳是大氣重要的碳匯,通過濕地碳匯項目保護和恢複濕地,既有利於保護和恢複濕地強大的生態系統服務功能,又將濕地資源的生態產品價值化,實現資源變資產,是踐行生態產品價值實現的重要途徑和“綠水青山就是金山銀山”的具體體現。世界濕地日

每年2月2日是世界濕地日,其設立旨在提高人們對濕地重要性的認識。50年前——1971年2月2日,伊朗拉姆薩爾通過“國際重要濕地特別是水禽棲息地公約”(Convention on Wetlands of Importance Especially as Waterfowl Habitat),簡稱《拉姆薩爾公約》。2021年世界濕地日的主題是“濕地與水 同生命 互相依”(Inseparable: Water, wetlands and life),強調水和濕地是密不可分的共生體,對生命、人類福祉和我們共同星球的健康至關重要。

參考文獻Bronson et al. Natural climate solutions. Proceedings of the National Academy of Sciences Oct 2017, 114 (44) 11645-11650; DOI: 10.1073/pnas.1710465114Gorham E. Northern peatlands: Role in the carbon cycle and probable responses to climatic warming. Ecological Applications,1991,1:182 - 195.IPCC. 2013. 2013 Supplement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: WetlandsIPCC. 2014, 2013 Supplement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Wetlands, Hiraishi, T., Krug, T., Tanabe, K., Srivastava, N., Baasansuren, J., Fukuda, M. and Troxler, T.G. (eds). Published: IPCC, Switzerland.Laffoley, D.d’A. & Grimsditch, G. (eds). 2009. The management of natural coastal carbon sink, IUCN, Gland, Switzerland. 53ppMorna M A,Benner R,Hodson R E. Kinetics and microbial degradation of vascular plant material in two wetland ecosystems.Oecologia.1989,79:158-167.劉子剛. 濕地生態系統碳儲存和溫室氣體排放研究. 地理科學, 2004, 24(5): 634-639.劉子剛, 王銘, 馬學慧. 中國泥炭地有機碳儲量與儲存特征分析. 中國環境科學, 2012, 32(10): 1814-1819.周文昌, 索郎奪爾基, 崔麗娟, 王義飛, 李偉. 排水對若爾蓋高原泥炭地土壤有機碳儲量的影響. 生態學報, 2016, 36(8): 2123-2132.