加拿大不列颠哥伦比亚省最大盐沼中蓝碳积累的空间和时间变化

Boundary Bay盐沼的碳储量及动态研究，量化了其高/低沼泽碳密度（71±37/41±36 Mg C ha?1）、总储量（17,360±4,960 Mg C）及积累率（80±45 g C m?2 yr?1），揭示西部占84%的显著空间异质性，并关联到潮汐动力、沉积输入及人类活动（堤坝、公路建设）的长期影响。

　　

盐沼作为重要的蓝碳生态系统，在碳封存和气候适应方面具有关键作用。Boundary Bay盐沼位于加拿大不列颠哥伦比亚省，拥有222公顷的盐沼区域，是研究蓝碳动态的理想对象。该研究通过多方法综合评估了盐沼的碳储量、积累率及其时空异质性，为区域生态修复和碳汇管理提供了科学依据。### 研究区域与背景

Boundary Bay盐沼位于加拿大和美国边境，北临人工堤坝，南接Fraser River。自2023年起，当地启动"活体堤坝"项目，通过盐沼修复增强海岸防护。研究选取西部（BBW）、中部（BBM）、东部（BBE）和Mud Bay（MB）四个区域，结合历史卫星影像和现场采样，分析近90年的生态变化。### 研究方法

1. **空间采样**：采集18个沉积核心（BBM8、BBE12、MB2），覆盖高、低盐沼带。结合128个深度剖面测量，构建三维地形模型。

2. **碳化学分析**：采用 Loss-on-Ignition（LOI）测定有机碳含量，通过550℃和1000℃两阶段灼烧区分有机碳与无机碳。

3. **年代测定**：应用210Pb-铀系列测年法，结合压缩因子校正，精确测定沉积层年龄（26-89年）。

4. **碳储量估算**：创新性采用三种方法交叉验证：

- **传统方法**：基于样芯平均值推算

- **简化解算**：面积×平均样芯厚度×碳密度

- **克里金插值**：通过空间统计模拟整体碳储量### 核心发现

1. **碳储量分布**：

- 高盐沼带：71±37 Mg C/公顷（西部BBW占主导）

- 低盐沼带：41±36 Mg C/公顷（东部BBE碳储量仅为西部的57%）

- 总碳储量：17,360±4,960 Mg C，其中西部占比84%2. **碳积累率（CAR）**：

- 整体平均：80±45 g C/m2/年（与太平洋沿岸区域均值相当）

- 空间异质性显著：

- 西部BBW：152±51 g C/m2/年

- 东部BBE：35±11 g C/m2/年（受潮汐侵蚀影响）

- Mud Bay低盐沼带：6.5±8.8 Mg C/公顷（年轻沉积层碳密度极低）3. **历史动态**：

- 西部盐沼（BBW+BBM）近90年扩张20%，新增碳储量1,549-1,698 Mg C

- 东部盐沼（BBE+MB）面积缩减35%，对应碳损失约450 Mg C

- 高潮汐区域（如Mud Bay）因公路建设导致填埋，新生沉积层碳封存能力有限### 关键机制解析

1. **碳密度分层**：

- 高盐沼表层（0-15 cm）碳密度达0.03 g/cm3，随深度递减（底部降至0.002 g/cm3）

- 西部盐沼因海草床密集（冬季沉积量增加30%），形成碳富集层（BBM高盐沼达108±11 Mg C/公顷）2. **水文影响**：

- 点罗伯茨半岛阻挡西南风，使西部盐沼沉积速率提高（年均3.0 mm/年）

- 东部受强潮汐作用（潮差4.1米），导致有机质流失和基底冲刷3. **人类干扰效应**：

- 1942年Highway 99建设导致MB区域填埋，植被单一化（仅Solinaria属）

- 堤坝工程（1895年建造，1948年加固）改变水流格局，形成"西扩东缩"格局### 管理启示

1. **生态修复策略**：

- 优先在西部盐沼（BBW+BBM）扩大碳汇容量，该区域具备自然扩张潜力（堤坝改造后持续扩展）

- 东部盐沼需实施"淤泥回填+植被重建"组合措施，如通过活体堤坝项目增加年沉积量至5.8 mm（当前年均3.0 mm）2. **碳汇计量规范**：

- 建议采用"简化解算法"（误差±10%）作为基准方法

- 需建立区域专属的LOI-C转化模型（当前采用西部数据存在15%误差）3. **监测体系构建**：

- 布设自动记录仪监测：盐度（5-24 ppt）、温度（4-28℃）、甲烷排放（东部盐沼需重点关注）

- 每5年更新碳储量基线（建议2028、2033年开展迭代评估）### 未来研究方向

1. **碳汇-蓝海协同机制**：

- 研究潮间带盐沼与外海浮游生物的碳交换路径

- 评估潮汐输入对沉积物有机碳再分配的影响2. **气候情景模拟**：

- 构建RCP2.6（年均温升1.2℃）情景下的盐沼退化模型

- 预测堤坝改造对基底年龄层（26-89年）碳封存潜力3. **政策转化路径**：

- 开发"碳银行"机制：西部高碳汇区（BBM）与东部低汇区（BBE）碳汇交易

- 建立蓝碳认证标准：明确单位面积年碳积累量（如BBM达89±56 g C/m2/年）该研究为《BC省气候行动方案》提供了核心数据支撑，特别指出西部盐沼的碳积累效率（年均4.2%碳储量增长）与东部（年均1.1%）存在显著差异。建议在"活体堤坝"工程中，优先选择BBM区域实施碳增强技术（如海草种植），而东部应侧重沉积物输运恢复，避免过度开发碳汇空间。