南非海洋保护区蓝碳储量评估：Langebaan泻湖海草沉积有机碳的空间与时间变异性研究

《Regional Studies in Marine Science》：Quantifying and conserving blue carbon stocks in a South African Marine Protected Area

本研究针对南非海洋保护区Langebaan泻湖海草生态系统的沉积有机碳(SOC)储量开展量化研究，通过采集75个沉积岩芯分析Zostera capensis草甸的碳储量分布特征。结果显示该区域平均碳储量为8.15±3.77 Mg C ha-1，总储碳能力达2023.65±936.09 Mg C，研究发现SOC储量存在显著空间异质性但无显著季节变化，且植被与无植被沉积物间无差异。该研究为南非首个MPA蓝碳评估，为气候变化减缓策略提供了关键数据支撑。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，蓝碳生态系统（Blue Carbon Ecosystems, BCEs）作为重要的自然气候解决方案日益受到关注。海草生态系统作为BCEs的重要组成部分，其沉积物中有机碳的储存能力被认为具有显著的碳汇潜力。然而，当前全球海草沉积有机碳（Sedimentary Organic Carbon, SOC）储量的评估存在显著的数据缺口，特别是在非洲地区，海草SOC的时空变异性尚未得到充分研究。南非作为非洲海草分布的重要区域，其海草SOC储量的基础数据尤为缺乏，这限制了对该区域蓝碳潜力的准确评估和有效管理。

针对这一知识空白，研究人员选择南非唯一的河口泻湖——Langebaan泻湖海洋保护区（Marine Protected Area, MPA）作为天然实验室，开展针对优势海草物种Zostera capensis的SOC储量研究。该研究旨在探究三个关键科学问题：SOC储量在泻湖不同位点间是否存在空间变异；在夏季至秋季的四个月时间内是否呈现时间动态；以及海草植被覆盖与无植被区域的SOC储量是否存在差异。

研究团队在2023年11月（春季）跨越泻湖五个代表性位点，系统采集了75个沉积岩芯，深度达50厘米，覆盖连续斑块状草甸以及无植被沉积物。为评估时间变异性，研究人员在四个月后（夏季至秋季过渡期）对其中三个位点进行了重复采样。通过测定沉积物有机碳含量(SOC%)和干体积密度，计算了SOC储量（单位：Mg C ha^-1）。

研究结果显示，Langebaan泻湖海草生态系统SOC%范围为0.02-0.81，平均值为0.18%。SOC%在沉积剖面深度上保持相对稳定，植被与无植被沉积物之间也无显著差异。整个泻湖系统的平均SOC储量为8.15 ± 3.77 Mg C ha^-1，总碳储存能力估计为2023.65 ± 936.09 Mg C。空间分析表明，不同采样位点间的SOC储量存在显著变异，其中Geelbek位点显示出显著较高的SOC储量。然而，与预期不同的是，植被覆盖与无植被区域的SOC储量并未呈现显著差异。时间尺度上，四个月间隔的重复采样未检测到SOC储量的显著变化。

SOC% variability with depth

对2023年11月采集的植被岩芯分析表明，SOC%在50厘米深度范围内保持恒定，植被（F值=0.001，df=4，p=0.97）和无植被（F值=0.549，df=4，p=0.459）沉积物均未呈现随深度的显著变化。2024年3月重复采样结果同样显示植被（F值=0.005，df=1）和无植被沉积物中SOC%无深度相关性。

Discussion

本研究首次提供了Langebaan泻湖MPA内Zostera capensis草甸的SOC储量基准数据。研究发现的高空间异质性凸显了在蓝碳评估中需要考虑局地环境因素的重要性。与全球其他温带地区相比，Langebaan泻湖的SOC储量处于中等偏下水平，这与该泻湖独特的物理特征（如缺乏河流输入、沉积物粒度组成）可能相关。植被与无植被沉积物间缺乏显著差异，可能与海草年龄、水动力条件以及沉积物特性有关，这一发现对传统认为海草植被显著增强碳储存的观点提出了新的思考。

研究结论强调，尽管Langebaan泻湖MPA的SOC储量相对较低，但其作为碳库的保护价值不容忽视。该研究为南非国家公园（SANParks）实现净零（NetZero）排放目标提供了科学依据，支持将BCEs纳入国家温室气体清单的农业、林业和其他土地利用（AFOLU）部门。未来研究需要结合更长期的时间序列数据，并整合遥感技术，以更好地理解海草生态系统在气候变化减缓中的潜力。

这项发表在《Regional Studies in Marine Science》的研究，不仅填补了南非MPA蓝碳评估的空白，也为全球蓝碳数据库贡献了重要的非洲区域数据，对推动基于自然的气候解决方案具有重要科学和政策意义。