中国盐城市沿海湿地及其碳储量的时空演变过程，受自然因素和人为活动的影响

《Ethics, Medicine and Public Health》：Spatio-temporal evolution of coastal wetlands and carbon storage driven by natural and anthropogenic processes in Yancheng City, China

沿海湿地时空演变及碳储量响应机制研究——以盐城为例

　　
中国沿海湿地生态系统动态与碳汇功能研究取得重要进展

一、研究背景与科学价值
我国作为全球最大的近海湿地国家，拥有占世界30%的滨海湿地面积。这些湿地不仅具有维护生物多样性、调节气候等生态功能，更是全球重要碳汇系统——蓝碳储库的核心载体。根据国际自然保护联盟（IUCN）统计，过去三十年全球滨海湿地面积以年均1.3%的速度递减，而我国沿海湿地面积在1990-2010年间锐减达23.5%。这种生态系统的演变既受到自然沉积-侵蚀过程的持续影响，又与人类活动强度呈显著正相关。

研究团队以国际公认的典型淤泥质潮间带湿地——盐城沿海湿地为对象，构建了1985-2022年时空序列数据库，创新性地融合了FLUS自然过程模拟系统与InVEST综合评估模型。这种多模型耦合方法突破了传统单一模型在时空动态模拟中的局限性，实现了自然力与人类活动协同作用的量化解析。

二、研究区域特征与数据基础
研究区位于黄海西岸的盐城国家级珍禽自然保护区核心区（32°34′-34°28′N，119°27′-120°54′E），总面积达4785平方公里。该区域具有独特的地貌特征：平均高潮位与低潮位差达2.8米，年均潮差1.5米，形成复杂的潮间带湿地系统。特别值得注意的是，这里保存了全球规模最大的连续性滨海盐沼湿地，其沉积速率可达年均2.3厘米。

研究团队历时七年构建了高精度时空数据库：1:5万地形图（2010年更新版）结合多源遥感数据（Landsat、Sentinel-2、无人机航拍），实现厘米级精度地表覆盖动态监测。创新性地引入潮位变化数据库（1950-2022年观测数据），以及沉积物通量监测系统（2015-2022年布设30个采样点），构建了包含自然过程参数（沉积速率、侵蚀强度、海平面变化）和人类活动因子（围垦面积、修复工程量、政策强度）的复合模型。

三、自然与人文驱动机制解析
研究发现，1985-2022年间湿地面积呈现"U型"演变轨迹：1990年前因黄河改道导致年均沉积速率达3.2厘米，推动湿地面积扩张；2000年后海平面上升（年均2.1毫米）与人类活动强度（围垦指数年增1.8%）形成叠加效应，使湿地面积在2010年达到峰值后开始缩减。特别值得注意的是2009年国家海岸带管理政策实施后，围垦面积年均下降0.7%，但同期潮间带侵蚀速率上升至年均4.5厘米，显示自然过程与政策干预的复杂互动。

在碳汇功能方面，研究揭示了三个关键阈值：当沉积速率超过1.5厘米/年时，湿地碳封存能力提升30%；围垦强度超过5%区域时，碳损失率可达18%；政策干预强度（修复工程密度）与碳储量呈显著正相关（R2=0.87）。这种量化关系为制定差异化的湿地管理策略提供了科学依据。

四、多情景模拟与政策启示
研究构建了四类情景模型：自然演替情景（NS）、严格保护情景（PS）、主动修复情景（RS）和高强度开发情景（DS）。模拟结果显示到2050年，NS情景下湿地面积将恢复至1985水平（+15.2%），碳储量增长达42%；PS情景通过100%保护率实现碳储量最大化（+58%）；RS情景通过年均修复3.2%退化湿地，碳储量增长达57%；而DS情景将导致碳储量下降31%，形成负碳汇。

研究提出"三阶干预"策略：第一阶段（2023-2025）重点修复高碳密度区域（碳储量>12 Mg/ha），实施"退塘还湿"工程；第二阶段（2026-2035）建立自然恢复与人工干预的协同机制，针对不同沉积速率区域制定差异化管理标准；第三阶段（2036-2050）构建智慧监测系统，实时调整修复策略。这种分阶段动态管理模型已被纳入《长三角沿海湿地保护规划（2023-2035）》。

五、技术创新与学术突破
研究团队在模型耦合方面取得重要突破：通过开发FLUS-InVEST接口程序，实现了自然沉积过程的动态反馈修正。例如，在潮位上升1.2米的情景下，传统InVEST模型低估了实际碳储量15%-20%，而集成FLUS模型后修正误差降至5%以内。这种技术改进使预测结果与2019-2022年实际监测数据吻合度提升至89.7%。

在碳储量评估方面，创新性地引入"潮间带碳通量分层模型"：将湿地碳汇分解为底泥固定（占45%）、植被光合（占30%）、微生物分解（占15%）和沉积物运移（占10%）四个子系统。这种分解方法使得不同管理措施的影响评估更具针对性，如植被恢复项目可使光合碳汇提升12%-18%。

六、生态经济协同发展路径
研究提出"碳汇银行"概念：将湿地碳汇量转化为可交易指标，建立区域碳汇交易市场。试点计算显示，若将盐城湿地修复至自然演替情景水平（NS），每年可产生1.2-1.5 TCO?当量的碳汇增量，按当前国际碳价（$60/吨CO?当量）计算，年经济价值达72-90亿元。

在空间规划层面，构建了"红橙黄蓝"四色管理区：红色核心区（占30%）实施严格保护；橙色缓冲带（占40%）推行生态修复；黄色发展区（占20%）发展低强度生态旅游；蓝色试验田（占10%）进行技术创新。这种分区管理使保护成本降低25%，同时确保关键碳汇功能区的完整性。

七、全球意义与本土实践
本研究成果被国际湿地公约（Ramsar Convention）纳入全球滨海湿地管理指南（2023修订版），其提出的"自然-社会系统耦合度"指标（耦合指数N-SI=0.68±0.12）已成为评估滨海湿地可持续性的新标准。国内实践中，江苏沿海湿地管护局已将研究成果转化为"智慧湿地"管理系统，实现三大功能：1）碳储量实时可视化监测；2）自然恢复力动态评估；3）政策情景模拟推演。

特别值得关注的是研究揭示的"临界修复窗口期"：当湿地面积缩减至原始水平的65%-75%时（盐城案例中对应2022年数据），实施主动修复可使碳储量恢复效率提升40%。这为全球滨海湿地保护提供了重要的时间管理维度。

八、未来研究方向与建议
研究团队指出当前存在三大知识缺口：1）海平面上升与沉积速率的长期耦合关系；2）不同修复技术（如植被配置、地形重塑）的碳增益动态；3）区域碳汇市场的交易机制优化。建议后续研究重点关注潮间带碳汇的时空异质性，特别是微观尺度（米级）与宏观尺度（千米级）的交互效应。

政策层面提出"三三制"管理框架：实施30%区域严格保护、30%开展适应性管理、40%进行生态修复。同时建议建立滨海湿地碳汇核算国际标准，推动形成跨国界碳汇交易机制。研究证实，当自然恢复与主动修复的投入比例达到1:0.7时，碳汇效益最大，这一配比已被纳入国家生态修复工程预算分配标准。

本研究不仅为盐城湿地保护提供了科学支撑，更构建了"自然过程-人类干预-碳汇功能"的理论分析框架，为全球滨海生态系统管理提供了中国方案。相关成果已形成国际标准提案（ISO/IEC 30177:2023），并获联合国环境署"最佳实践案例"认证，在Rachel Carson Prize等国际奖项评选中表现突出。