沿海浮木的蓝色碳潜力：来自哥伦比亚加勒比海岸的证据

《CATENA》：The blue carbon potential of coastal driftwood: evidence from the Caribbean coast of Colombia

漂木碳储量估算及蓝色碳框架扩展研究，采用野外调查和统计模型，量化哥伦比亚加勒比海中部7个海滩疏林漂木的CO?当量碳储量（12,312–1,162,505 kg/点），建立R2=0.95的预测模型，揭示河流 proximity、海岸形态和气候驱动的空间漂木动态结构，论证其作为非植被蓝色碳系统的生态意义与政策潜力，提出被动保留与主动利用（生物炭、手工艺品）的碳中和路径。

　　海岸漂木沉积物虽然广泛分布且生物量丰富，但长期以来在蓝色碳评估中被忽视。这项研究首次对哥伦比亚中央加勒比海岸线上的漂木沉积物中储存的碳储量进行了定量估算。通过在七个偏远海滩上开展实地调查，研究人员记录了漂木的密度、沉积层高度以及空间覆盖范围，从而计算出体积、生物量和碳储量。研究发现，单个站点的二氧化碳当量碳储量范围从123,312到1,162,505公斤不等，凸显了这些非植被系统在气候缓解方面的巨大潜力。本研究引入了两个指标，即木质碎片丰度指数（WDAI）和木质碎片覆盖指数（WDCI），用于标准化站点分类。利用这些变量以及海滩面积，研究人员开发了一个简单的预测模型，用于估算二氧化碳当量碳储量（调整后的R2值为0.95）。多变量分析（如主成分分析和聚类分析）揭示了漂木动态在空间上的显著结构化特征，这些特征主要由河流距离、海滩形态和水文气象条件所驱动。研究结果表明，漂木是一个具有生态意义的碳库，其物理稳定性和沉积稳定性符合IPCC碳库的标准。被动策略（如原地保留）和主动利用途径（如生物炭、手工艺品制作）为基于自然的缓解措施提供了新的思路。将漂木视为一个具有生态意义的补充碳库，有助于拓展当前框架，使其包含非植被的沿海系统，并支持更加包容的气候适应规划。本研究提供了一种可复制的方法论框架，用于评估漂木来源的碳，对生态系统服务价值评估、国家自主贡献（NDCs）以及沿海区域管理具有重要意义。将这些被忽视的碳库纳入国家清单对于推动公平和基于证据的蓝色碳核算至关重要。

蓝色碳指的是通过生物过程在海洋和沿海生态系统中固定和储存的碳，尤其是那些可以用于气候缓解管理的系统。这一概念主要涵盖三种植被沿海生态系统，即红树林、海草床和潮汐沼泽，它们以其通过光合作用高效固定碳以及在地表生物量和厌氧沉积物中长期储存碳的能力而著称。这些生态系统在全球范围内是重要的碳汇，其单位面积碳储存能力是陆地森林的两到五倍，其中大部分碳储存在土壤和沉积层中，如果未受到干扰，这些碳可以稳定数千年。与陆地系统不同，沿海湿地的厌氧条件减缓了分解速率，促进了有机物的大量积累，从而实现了持久的碳储存。然而，当这些生态系统被破坏或摧毁时，如由于土地转换、水产养殖、沿海基础设施建设、采矿或侵蚀，储存的碳会以二氧化碳和其他温室气体的形式释放到大气中，直接增加温室气体排放。

随着《政府间气候变化专门委员会》（IPCC）和《巴黎协定》等国际框架对蓝色碳生态系统在气候缓解和适应中的贡献给予了正式认可，蓝色碳不仅代表了一种可衡量且可验证的气候解决方案，还提供了多种协同效益，包括海岸线稳定、栖息地提供、水质净化、渔业生产力以及沿海社区的文化价值。因此，蓝色碳的研究和应用正在成为全球气候治理的重要组成部分。然而，传统的蓝色碳科学主要关注植被沿海生态系统，如红树林、盐沼和海草床，这些系统因其明确的本地碳固定过程和已知的碳埋藏路径而被广泛研究。相比之下，非植被的沿海系统，如未植被的海滩、沙丘、泥滩和以漂木为主的海岸，其碳储存功能和动态特性尚未被充分认识。这些系统主要依赖于来自陆地或海洋的漂木等异源有机输入，而非本地的生物生产。由于缺乏主动的生物量生产，这些系统在碳源和碳通量的归属上存在困难，使得区分短暂储存与长期碳储存变得复杂。此外，这些系统往往表现出有机物沉积和暴露在潮汐、风力和风暴等物理过程下的高时间变异性，这妨碍了建立稳定的基线和持久性指标，这对于碳信用机制至关重要。

在这一背景下，蓝色碳项目的可信度和实用性依赖于三个相互关联的原则：碳持久性、额外性和碳储量归属。碳持久性指的是固定碳的长期稳定性和其对侵蚀、干扰或分解的抗性，这是在动态沿海环境中确保碳储存安全的关键标准。漂木在特定条件下可以表现出显著的持久性，例如当其部分埋藏、位于偏远地区或由耐腐木组成的硬木时，可以在数年甚至数十年内保持完整。这种被动的碳储存动态类似于潮汐沼泽或红树林中的沉积有机碳，但通常未被量化。然而，在高能海岸线，漂木可能因风暴或潮汐的再搬运、氧化或燃烧而受到威胁，这限制了其持久性，并引发了关于其是否应纳入保守性碳核算体系的讨论。另一个关键问题是碳储量归属，即漂木储存的碳应归功于其来源生态系统（如内陆森林），还是其沉积环境（如海滩），或者在跨境情境中被视为中性。这一分歧对温室气体清单中的双重计数避免以及《巴黎协定》第6条下的蓝色碳项目设计具有重要影响。在缺乏来源归属的情况下，一种可能的解决方案是将漂木归入更广泛的“异源碳”类别，并采用保守的碳核算假设以确保其完整性。最近的研究表明，具有可测量空间持久性和碳储量估计的异源碳库可以在本地条件促进碳储存的情况下部分计入碳清单。

将漂木纳入国家清单和国家自主贡献（NDCs）仍然是一个重大挑战，但也是一种不断增长的机会。目前的IPCC指南并未明确将漂木纳入沿海碳核算方法（IPCC, 2006, IPCC, 2013），但蓝色碳科学的演进，反映在联合国环境规划署（UNEP）、联合国粮食及农业组织（FAO）以及国家政策对话中，预示着漂木可能在未来得到认可。例如，哥伦比亚的国家温室气体清单将红树林和海草床纳入农业、林业和其他土地利用（AFOLU）部门；如果扩展至包括海滩储存的漂木作为“非植被碳库”，则可以显著提升在干旱热带海岸线上的缓解评估。然而，漂木与植被蓝色碳生态系统有根本区别：它来源于陆地植被，但可能因风暴或潮汐而被重新搬运。因此，其纳入NDCs的潜力应被视为补充且有条件，仅限于在能够证明持久性和可验证性的背景下，如部分埋藏的沉积物或偏远未管理的海滩。从这一角度来看，漂木更适合被归入更广泛的“腐殖质有机碳库”类别，这可能符合IPCC的“死有机质”核算分类或生态系统适应框架。这样，漂木的纳入不仅能够提高国家碳清单的完整性，还能够提升在气候政策框架中经常被忽视的非植被沿海生态系统的保护价值。

本研究的区域位于哥伦比亚的中央加勒比海岸，具体位于大西洋省和北部玻利瓦尔省之间，从Punta Roca延伸至Salinas de Galerazamba，总长度约为76公里（图1）。这一海岸段属于受马格达莱纳河流域影响的过渡区，马格达莱纳河流域是哥伦比亚最大的流域之一，同时受到西南加勒比海的海洋过程影响。该区域处于半干旱热带气候区，受赤道辐合带（ITCZ）的影响，年平均温度为28.5°C，年降水量从800毫米到超过2,600毫米不等，具体取决于微区域地形和海洋因素（Sánchez-Páez等，1997；Rangel-Buitrago等，2019）。该区域包含多种土地利用类型，包括农村景观、小规模渔业社区以及少数城市化区域，如巴兰基亚和圣胡安德科尔多瓦。然而，本研究中选择的海滩位于未开发的偏远区域，没有永久性基础设施，也没有系统的海滩清洁活动。这些条件确保了漂木的体积能够反映自然沉积过程，而不受人为干预的影响。

该地区的海岸地貌主要由陆源砂质海滩组成，其间夹杂着岩石露头、沙丘和凹陷海岸段。沿海平原狭窄，地势低平，大多数站点的沙丘发育有限。水动力学上，该区域经历了中等至高强度的波浪能量，平均显著波高为1.5至1.6米，平均波峰周期为7至7.5秒（Rangel-Buitrago等，2015）。波浪条件主要由从11月到7月盛行的东北信风驱动，并在8月至10月期间因风向变化（西北、西南）而有所调整。这些波浪模式形成了持续向西南的沿岸流，但在雨季期间，当南方风占据主导地位时，会出现轻微的逆向变化。该海岸被归类为微潮海岸，具有混合半日潮，最大潮差约为65厘米（Torres和Tsimplis，2012）。沉积物和木材的运输受到海洋动力和马格达莱纳河及其26条次级沿海河流的显著陆源输入影响，这些河流提供了悬浮和床负载物质，以及有机碎片，包括大量漂木（Gracia和Rangel-Buitrago，2020）。

本研究选取了七个具有代表性的海滩（A1 Punta Roca、A7 Puerto Velero、A21 Loma de Piedra、A22 Aguamarina、A23 Bocatocinos、A24 Punta Astilleros、A25 Salinas de Galerazamba），它们体现了该地区广泛的水文沉积和地貌变异性（表1）。这些站点的选择基于三个标准：（i）缺乏永久性基础设施；（ii）可见的漂木沉积；以及（iii）没有系统的海滩清洁活动。这些条件确保了漂木的体积能够反映自然沉积过程，而不受人为干预的影响。研究工作在旱季进行，以确保海滩的可访问性和漂木表面沉积物的可见性。在每个海滩上，研究人员设置了五个样方，记录了漂木的密度、沉积层高度和空间覆盖范围，从而计算出体积、生物量和碳储量。这些数据不仅提供了对漂木碳储量的定量估算，还为开发适用于类似沿海环境的预测工具奠定了基础。通过整合这些变量和环境指数，研究人员建立了一个简单的预测模型，能够估算二氧化碳当量碳储量（调整后的R2值为0.95），为沿海碳评估提供了实用的方法论框架。

研究结果表明，漂木沉积物在非植被沿海系统中构成了一个可测量且具有生态意义的碳库。尽管漂木是一种异源材料，通常未被纳入传统的碳评估体系，但其物理稳定性和生物量丰富性使其能够被包含在更广泛的蓝色碳框架中。在哥伦比亚中央加勒比海岸线，漂木沉积物被发现储存了大量碳，某些站点的碳储量甚至超过了116万公斤。这一发现为非植被沿海系统的碳储存潜力提供了实证支持，并揭示了这些系统在碳核算中的重要性。漂木不仅能够作为被动的碳储存系统，还能够通过主动利用途径（如生物炭、手工艺品制作）为气候缓解提供额外的解决方案。然而，这些利用途径在经济可行性和物流挑战方面仍存在障碍，特别是在漂木沉积区较为偏远的情况下。

此外，漂木的生态功能和碳储存潜力为沿海管理政策的调整提供了新的视角。目前，漂木在哥伦比亚的沿海管理政策中被忽视，这反映了机构和概念上的缺口。虽然漂木能够提供明确的生态效益，如碳储存、栖息地提供、沉积物稳定和垃圾拦截，但它通常未被纳入海滩监测协议或碳清单。同时，缺乏正式的指导或基础设施来利用、处理或利用漂木，导致在以审美或休闲优先的海滩清洁活动中出现管理困境。因此，将漂木重新定位为生态系统管理的一部分，而不是仅仅作为废弃物，对于推动更全面的沿海碳核算和增强非植被沿海生态系统的保护价值具有重要意义。

本研究不仅为蓝色碳科学提供了新的视角，还直接支持了IPCC的沿海适应指南的实施，并与哥伦比亚在《巴黎协定》框架下的国家自主贡献（NDCs）的演变方向相一致。通过提供标准化的指标来量化非植被沿海系统中漂木来源的碳库，本研究填补了低纬度国家在未管理海岸线上的碳缓解策略中的数据空白。研究提出的方法和证据为将非传统碳库，如海滩沉积的漂木，纳入国家碳核算体系和沿海适应计划提供了实际框架。此外，本研究的结果可以为哥伦比亚未来第四次NDC提交提供参考，特别是在与生态系统方法、基于自然的解决方案和蓝色碳倡议相关的主题部分。在这种背景下，漂木被重新定义为一种有助于气候韧性、循环经济和可持续沿海治理的战略资源。

本研究还探讨了漂木作为蓝色碳组成部分的分类问题，这涉及定义准确性和在现有碳核算框架下的适用性。漂木作为异源材料，其来源和沉积环境存在明显的空间和功能解耦，这使其通常被排除在传统的碳评估之外。然而，漂木的碳储量是真实且可测量的，因此需要重新考虑其在蓝色碳框架中的地位。漂木的物理稳定性和沉积稳定性符合IPCC碳库的标准，这为将其纳入更广泛的碳核算体系提供了科学依据。同时，漂木的生态功能和碳储存潜力也为其在非植被沿海系统的管理中提供了新的思路。通过整合漂木的碳储存潜力与生态系统功能，本研究为未来将这些非传统碳库纳入国家碳清单和气候适应计划提供了理论支持和实践框架。这不仅有助于提升蓝色碳核算的完整性，还能够增强对非植被沿海生态系统的保护价值，使其在气候政策框架中得到更充分的认可。