河口红树林生态系统对大气温室效应的总体作用研究

Quantification of the present potential of mangrove soil as sources or sinks for atmospheric greenhouse gas, and the role of mangrove ecosystems in mediating the greenhouse effect, are important and required for the national greenhouse inventory of coastal wetlands. However, the atmospheric greenhouse gas fluxes are poorly characterized in the mangrove wetlands, and the research that simultaneously studies the three gases (CO2, CH4 and N2O) is still limited, leading to an insufficiency acknowledge of the contribution of mangrove ecosystems to global warming. The present study thus aims to quantify the greenhouse gases emissions from estuarine mangrove, andd evaluate the effects of environmental characteristics on greenhouse gases emissions as well as the role of mangrove ecosystem in mediating the greenhouse effect. In a Kandel candel mangrove in Jiulongjiang Estuary, Fujian, field-measurement based studies will be carried out, including (1) investigating the seasonal and spatial variations of greenhouse gas fluxes from mangrove soil and quantifying their annual emissions; (2) measuring the soil chemical and physical characteristics and checking their relationship with gases fluxes; and (3) estimating the absorption of CO2 by mangrove vegetation through measuring the net primary production of mangrove. The annual gas fluxes of CH4 and N2O are converted to CO2-equivalent fluxes using their global warming potential and the total CO2-equivalent flux from mangrove soil is estimated as sum of the three gases. The net effect mangrove ecosystem on greenhouse effect is indicated by the exchange of greenhouse gases between mangrove ecosystem and atmosphere, which is estimated through total CO2-equivalent flux from mangrove soil subtracted from the CO2 absorption rate by plant.

对红树林湿地温室气体的排放量及其规律，以及红树林湿地在减缓（或加剧）大气温室效应方面所起作用的认识，具有重要的意义。但目前关于红树林湿地土壤-大气界面三种温室气体（二氧化碳、甲烷和氧化亚氮）的排放通量的研究较少，因此不能充分认识红树林对全球气候变暖的贡献。本项目以河口红树林湿地为对象，拟通过对比红树植被对CO2的年吸收量和土壤温室气体的CO2当量通量（三种温室气体的CO2当量通量之和）来评估红树林湿地对温室效应的总体作用。研究内容主要包括（1）调查不同季节和潮位下土壤-大气界面三种温室气体的通量，得出三种温室气体的年化通量，并分析温室气体排放的时空规律及其影响因素；（2）测定植物被净初级生产力，以反映植被对二氧化碳的吸收能力；（3）通过研究红树林湿地与大气的温室气体交换（植被吸收二氧化碳和土壤释放温室气体），以CO2通量作为核算指标评估红树林湿地对大气温室效应的总体作用。

滨海湿地植被，特别是红树林，具有较高的初级生产力，在全球碳储存中有潜在的重要作用。目前红树林湿地的固碳作用，如植被固碳、碳沉积和土壤呼吸等受到广泛关注。但在了解红树林湿地在全球气候变化中所起作用时，单纯地用湿地碳存储能力还不能全面反映红树林湿地在减缓全球变暖上的贡献。这是因为，红树林土壤排放的温室气体（CO2、CH4和N2O）会抵消掉植被吸收CO2所带来正面作用。虽然CH4和N2O在大气中的浓度远低于CO2，但它们吸收长波（红外辐射）的能力强于CO2，对全球增温效应的贡献也不可忽视。本项目以福建九龙江口红树林为研究区，开展红树林沉积物-大气界面三种温室气体CO2、CH4和N2O的通量，以及红树林植被的CO2吸收能力研究，并通过比较沉积物温室气体排放产生的增温效应与植被的CO2吸收率来反映红树林湿地对大气增温效应的总体作用。研究结果显示，红树林湿地沉积物是温室气体的排放源，其温室气体通量呈明显的季节和空间（站位和林地）差异，表现为夏季通量较高，冬季通量最低。而温室气体通量的空间变化则与沉积物有机碳、总氮和铵态氮含量呈显著正相关性。沉积物排放的温室气体产生的增温效应相当于1199 g CO2 m-2 yr-1；而测定到的植被CO2吸收率为6530 g CO2 m‒2 yr‒1。因此，从生态系统层面，九龙江口红树林湿地对大气增温效应的减缓作用为5331 g CO2 m-2 yr-1，沉积物排放温室气体产生的增温效应一定程度抵消了植被的正面作用（18 %）。尽管CH4和N2O的通量远低于CO2，但这两种温室气体产生的增温效应也不容忽视，占总增温效应的21.5%。因此，我们认为在全球气候变化以及近岸海洋环境恶化的背景下研究红树林湿地的作用时，需要对湿地土壤的温室气体排放总量进行重新认识，否则势必将导致对红树林湿地对增温效应整体作用的片面评估。同时，在应对全球气候变化时提升滨海湿地固碳能力的同时，近岸污染的控制也不容忽视。