爱尔兰的泥炭地利用及泥炭土壤土地覆盖类型：对气候行动背景下温室气体排放计算的影响

《Land Use Policy》：Peatland use and peat soil land cover types in Ireland: Implications for the calculation of GHG emissions in the context of climate action

本研究整合爱尔兰最新泥炭土分布图（IPSM）和全国土地覆盖图（NLCM），分析84%的泥炭土已受土地覆盖变化影响，其中60%为草地和林地，导致年温室气体排放量达7.6-8.1 Mt CO?eq。研究强调需采用更包容的泥炭土定义（厚度≥10 cm，有机质≥8.6%）以支持欧盟气候法规和自然恢复法实施。

　　### 芦苇地的生态价值与气候变化应对

芦苇地，作为一类独特的湿地生态系统，具有广泛的生态功能和重要的环境价值。它们在全球范围内分布广泛，尤其是在温带和寒带地区以及热带地区，占据了全球陆地面积的3%-5%。然而，它们对全球土壤有机碳（SOC）储量的贡献却极为显著，据估计存储了600-942亿吨碳，占全球SOC储量的21%-35%。这种巨大的碳储量使芦苇地在减缓气候变化方面发挥着关键作用。在未受干扰或恢复到形成芦苇的条件下，它们可以作为碳汇，吸收大气中的二氧化碳，减缓全球变暖。

此外，芦苇地在水文调控方面也发挥着重要作用。它们能够调节水体的水质和水量，发挥着重要的生态功能。例如，芦苇地可以作为水体污染物的过滤器，减缓地表径流的速度，从而降低洪水事件的冲击。它们还可能成为关键的水源地，对区域水资源的可持续利用起到支持作用。在生态系统中，芦苇地不仅为多种动植物提供栖息地，还支持着人类的生计，尤其是在农业和林业领域。它们的科学、教育、休闲和文化价值也日益受到重视，为社会提供了丰富的非物质服务。

由于这些生态服务的重要性，芦苇地在全球环境政策和法规中扮演着关键角色。例如，根据《巴黎协定》（2015年），各国需要在减缓气候变化方面采取行动，而芦苇地的保护和恢复成为其中的重要组成部分。在欧盟层面，根据《土地利用、土地利用变化和林业》（LULUCF）法规，成员国需考虑土地利用对温室气体（GHG）排放和吸收的影响。从2026年起，管理湿地（包括芦苇地）将被纳入该法规的强制性要求。此外，欧盟的《生物多样性战略》和《自然恢复法》也强调了芦苇地作为关键生态系统，需被保护和恢复，以应对气候变化和生物多样性丧失。

### 芦苇地的现状与挑战

尽管芦苇地在全球范围内具有重要生态功能，但它们在欧洲的状况却面临严重挑战。据估计，至少50%的欧洲芦苇地已被重新利用，经历了土地覆盖的变化。在爱尔兰，这种情况尤为明显，芦苇地覆盖了全国土地面积的23.3%（约166万公顷），而其中高达66%-82%的土地已经发生了土地覆盖变化。这包括草地、森林以及为了园艺和燃料生产而进行的芦苇开采。此外，爱尔兰的芦苇地在《特殊保护区》（SAC）的认定下，被归类为“较差的保护状态”，表明其生态系统功能受到严重威胁。

目前，爱尔兰的《国家温室气体清单》（NID）对芦苇地的定义较为严格，要求有机碳（OC）含量超过20%（即OM含量≥34.5%，基于Van Bemmelen因子）以及芦苇厚度超过30-45厘米。这种严格的定义使得许多具有生态价值的浅层芦苇地被排除在保护范围之外。然而，最新的全球芦苇地评估（UNEP，2022）建议在未来的土地覆盖研究中，应包括厚度≥10厘米的浅层芦苇地，以更全面地反映其生态作用。因此，这项研究采用了更广泛的芦苇地定义，即有机物含量≥8.6%（基于Van Bemmelen因子）和芦苇厚度≥10厘米，从而获得了更全面的芦苇地覆盖数据。

### 芦苇地的管理和保护

为了有效管理芦苇地并增强其环境功能，需要准确且具有地理明确性的数据。这些数据可以帮助识别需要恢复或减少管理强度的区域，从而支持政策实施。爱尔兰的《国家芦苇地战略》（NPWS，2015）已被用作指导保护和恢复工作的基础。此外，爱尔兰的《气候行动计划》（DECC，2021a，2021b，2023，2024）也强调了对有机土壤进行保护的重要性，并鼓励识别适合减少管理强度的区域。

本研究使用了最新的国家土地覆盖图（NLCM）和爱尔兰芦苇地图（IPSM）来分析爱尔兰芦苇地的土地覆盖分布，并计算了不同土地覆盖类别下的温室气体排放。NLCM是由高分辨率正射影像和卫星影像（如Sentinel 2）结合规则和机器学习分类方法生成的，而IPSM则基于更广泛的定义，包括有机物含量≥8.6%和厚度≥10厘米的芦苇地。这些数据的整合使得本研究能够更准确地反映爱尔兰芦苇地的当前状态，并为政策实施提供支持。

### 土地覆盖变化对温室气体排放的影响

研究结果表明，爱尔兰芦苇地的土地覆盖变化对温室气体排放产生了重要影响。目前，只有16%的芦苇地被归类为“近自然芦苇地”，而草地、森林和开采后的芦苇地则占了60%的陆地覆盖类别（30.5%、20%和9.5%）。这表明，尽管芦苇地的面积较大，但其大部分已经被人为活动改变，失去了原有的生态功能。特别是在草地和森林覆盖下，芦苇地的碳排放显著增加。例如，草地覆盖的芦苇地每年排放7.6-8.1百万吨二氧化碳当量（Mt CO?eq），而森林覆盖的芦苇地则排放至少2.9 Mt CO?eq。

这些排放主要源于土地覆盖变化导致的土壤有机质分解加快。例如，排水实践会改变土壤的厌氧条件，从而加速有机质的分解，增加温室气体的排放。此外，土地覆盖变化还会改变土壤的物理和生化特性，影响其碳储存能力。因此，准确的土地覆盖数据对于评估温室气体排放和制定有效的管理措施至关重要。

### 数据来源与方法

为了更准确地量化爱尔兰芦苇地的土地覆盖分布，本研究结合了NLCM和IPSM两个高分辨率的地理数据集。NLCM提供了更详细的土地覆盖信息，包括36个不同的土地覆盖类别，而IPSM则提供了更广泛的芦苇地范围，包括浅层芦苇地和含有有机物的土壤。这些数据集的结合，使得本研究能够更全面地评估芦苇地的生态功能和温室气体排放。

NLCM的分类方法基于爱尔兰的栖息地分类系统，并结合了遥感数据分析。其最小映射单位（MMU）为0.05公顷，这比欧洲协调的CORINE土地覆盖数据系列（如Copernicus，2018）更为精细。IPSM则采用了适应性映射框架（AMF），并结合了多种数据源，包括高分辨率正射影像和土壤数据，以更准确地界定芦苇地的范围。

### 研究结果

研究结果揭示了爱尔兰芦苇地的土地覆盖分布及其对温室气体排放的影响。NLCM中的土地覆盖类别显示，近自然芦苇地仅占总芦苇地面积的约25%，而草地、森林和荒地则占了66%。其他土地覆盖类别，如灌木丛和篱笆，虽然面积较小，但仍然具有一定的生态价值。此外，研究还指出，浅层芦苇地在总温室气体排放中占有重要比例，占到了12.4%。

这些结果对爱尔兰的温室气体排放估算和土地管理具有重要意义。例如，草地覆盖的芦苇地每年排放的温室气体占到了总排放的58%-64%。这表明，草地覆盖的芦苇地是温室气体排放的主要来源之一。而森林覆盖的芦苇地则排放了约2.9 Mt CO?eq，这主要源于其较大的面积和较高的排放因子。

### 研究的意义与未来方向

本研究的结果为爱尔兰的温室气体排放估算和土地管理提供了重要的数据支持。通过结合最新的地理数据集，研究揭示了芦苇地土地覆盖变化对温室气体排放的影响，并为政策制定者提供了科学依据。此外，研究还强调了浅层芦苇地和含有机物的土壤在温室气体排放中的重要性，建议未来的研究应进一步细化这些土壤的管理强度和排水状态。

未来的研究可以利用更先进的遥感技术和人工智能方法，提高对芦苇地及其土地覆盖状态的识别能力。例如，使用高分辨率地形数据（如LiDAR）可以帮助定位潜在的排水网络，而基于物理和化学分析的地理数据则可以更准确地评估土壤的碳储量和排放潜力。此外，还可以结合历史地图和最新的土地覆盖数据，分析芦苇地长期的土地利用变化，以及这些变化对生态系统功能的影响。

总的来说，本研究为爱尔兰芦苇地的保护和恢复提供了重要的科学依据，并为政策实施提供了数据支持。通过准确的土地覆盖数据和温室气体排放估算，可以更好地制定针对不同土地利用类型的管理措施，从而增强芦苇地的生态功能和气候调节能力。这些数据的进一步应用，将有助于实现爱尔兰和欧盟在应对气候变化和保护生物多样性方面的目标。