暖干条件下草原坑洼湿地的固碳潜力：气候变化中的生态 “碳卫士”？

为了解决淡水矿质湿地抵消温室气体排放能力的问题，研究人员以艾伯塔省南部弗兰克湖湿地为对象，研究其在暖干条件下生态系统固碳潜力。结果显示，干旱期固碳值接近平均水平。这为湿地作为自然气候解决方案提供依据。

　　在地球的生态版图中，湿地就像一块巨大的 “绿色海绵”，发挥着诸多重要作用。草原坑洼湿地位于加拿大艾伯塔省、萨斯喀彻温省、曼尼托巴省以及美国部分州，是北美最大、全球前十的湿地群。它不仅为鸟类和其他野生动物提供栖息地，还能储存水源、控制洪水、净化水质，尤其是在生态系统碳固存方面意义重大。然而，由于农业扩张、城市化进程加快，许多湿地被排干，湿地生态系统正面临严重威胁。与此同时，湿地在碳循环中的表现十分复杂，其碳固存能力会随着干湿周期大幅波动。在湿润期，湿地植物光合作用旺盛，固碳能力强，但土壤厌氧环境又会导致甲烷（CH₄）大量排放，而甲烷的温室效应是二氧化碳（CO₂）的数十倍，这就使得湿地在应对气候变化时的 “角色” 变得扑朔迷离。为了更深入了解湿地在碳循环中的作用，来自国外的研究人员针对艾伯塔省南部的弗兰克湖湿地展开研究，相关成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》杂志上。

研究人员采用涡度相关技术（eddy covariance technique），在两个生长季对弗兰克湖湿地生态系统的 CO₂和 CH₄交换进行测量。测量期间，当地气候比常年更温暖、干燥，湿地正经历近十年的干旱。同时，研究人员利用陆地卫星归一化植被指数（LandSat NDVI）测量植被绿度，并结合 2022 - 2023 年涡度相关测量的生态系统 CO₂交换数据进行校准，以此估算 1984 - 2023 年的碳固存能力，这一时间段涵盖了多个干湿循环。

研究结果

1. CO₂吸收量：2022 年和 2023 年生长季综合净 CO₂吸收值分别为 47 g C m^?2 season^?1和 70 g C m^?2 season^?1 。考虑到测量的低甲烷排放（基于持续全球变暖潜势转换为 CO₂当量），2022 年和 2023 年净碳汇仅变为 40 g C m^?2 season^?1和 67 g C m^?2 season^?1。这表明甲烷排放对该湿地碳预算影响较小，可能是因为土壤湿度较低抑制了甲烷产生。
2. 长期碳固存能力：尽管过去十年处于干旱条件，但基于 NDVI 测量和模型碳通量计算，2022 年和 2023 年测量的生态系统碳固存值接近 1984 - 2023 年的平均值。这说明即使在不利于碳固存的干旱时期，该湿地仍能保持相对稳定的碳固存能力。
3. 生态系统碳平衡：2023 年生态系统净交换量（NEP）比 2022 年更高，尽管总初级生产力（GEP）有所下降，但生态系统总呼吸（TER）下降幅度更大，这使得湿地在 2023 年的碳汇能力增强。

研究表明，弗兰克湖湿地在暖干条件下仍具有稳定的碳固存能力，甲烷排放对其碳预算影响较小。这一结果为湿地作为自然气候解决方案提供了有力证据，也强调了保护湿地对于应对气候变化的重要性。同时，研究还发现，尽管干旱会影响湿地的碳循环过程，但湿地生态系统具有一定的适应性，能够在不利条件下维持碳固存功能。不过，研究也存在局限性，例如研究时间较短，未来还需要长期监测来进一步了解湿地碳循环的动态变化。总之，这项研究为湿地保护和管理提供了重要的科学依据，有助于制定更有效的政策来应对气候变化。

研究人员主要运用了两种关键技术方法。一是涡度相关技术，通过该技术直接测量生态系统尺度上 CO₂和 CH₄的交换通量，获取实时数据，反映生态系统与大气间的气体交换情况。二是利用 LandSat NDVI 测量植被绿度，结合涡度相关测量数据进行校准，从而估算长时间尺度上的碳固存能力，分析湿地生态系统碳交换过程的长期变化规律。