互花米草清除后本土盐沼恢复增强碳汇功能并缓解气候变暖效应的机制研究

这篇研究通过量化本土盐沼植被（芦苇和藨草）恢复对碳汇功能的补偿效应，揭示了入侵植物清除与生态修复的碳权衡机制。研究发现：本土植被恢复可恢复70%以上的有机碳储量（SOC），降低65%-88%的甲烷（CH4）排放，并通过持续全球增温潜势（SGWP）分析证实其气候冷却效应。研究为海岸带蓝碳（blue carbon）管理提供了兼顾生物多样性保护与碳中和目标的科学框架。

　　

引言

盐沼湿地作为全球重要的蓝碳（blue carbon）生态系统，正面临互花米草（Spartina alterniflora）入侵的严重威胁。这种C₄植物凭借高光合效率（net primary productivity）在全球海岸线扩张，中国计划到2025年清除90%的入侵面积。然而，互花米草作为高碳入侵物种，其清除后的碳补偿机制尚不明确。

研究方法

研究选取崇明东滩湿地为实验区，对比分析了四种生境：互花米草群落、清除后未修复光滩、恢复的芦苇（Phragmites australis）和藨草（Bolboschoenoplectus mariqueter）群落。通过便携式温室气体分析仪（Ultraportable GHG Analyser）监测CO₂/CH₄通量，结合土壤有机碳（0-50 cm）和植被碳密度测定，评估了碳汇动态。采用持续全球增温潜势（SGWP₁₀₀）模型量化气候效应。

碳通量变化

数据显示：

1. 互花米草清除导致净CO₂吸收量骤降35.6%-77.4%，未修复光滩转为碳源（0.79 Mg C ha^?1 year^?1）。
2. 恢复的芦苇和藨草群落分别恢复94.06%和15.17%的植被碳储量（VOC），土壤碳储量（SOC）达入侵前水平的79.55%-88.35%。
3. CH₄排放量显著降低，藨草群落排放仅为入侵群落的13%（0.07 vs 0.49 Mg C ha^?1 year^?1）。

气候调节机制

SGWP分析显示：

• 互花米草群落因高CH₄排放抵消26%冷却效应
• 未修复光滩呈现增温潜力（2.11 Mg C-eq ha^?1 year^?1）
• 芦苇恢复使系统恢复净冷却效应（-19.42 Mg C-eq ha^?1 year^?1）

碳储存驱动因素

冗余分析（RDA）表明：

• 地上生物量（AGB）和土壤含水量（SWC）解释92.6%的碳储量变异
• 藨草通过促进厌氧条件保存碳，芦苇依赖高生物量输入（1.49-2.01 kg m^?2）

管理启示

研究提出空间补偿策略：

1. 每清除1公顷互花米草需恢复1.9公顷芦苇或6.2公顷藨草以实现碳平衡
2. 推荐混合修复（如芦苇+藨草）以协同提升碳汇与生物多样性
3. 强调微地形工程对增强土壤碳封存的关键作用

结论

本土盐沼恢复可在6年内重建70%以上碳汇功能，同时减少65%-88%的CH₄排放。该研究为《巴黎协定》框架下的海岸带基于自然的解决方案（NbS）提供了实证支持，揭示了植被性状调控碳循环的关键途径。