估算退化海草草地的潜在温室气体排放：以泰国海草生态系统为案例的研究

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Estimating Potential Greenhouse Gas Emissions from Degraded Seagrass Meadows: A Case Study from Thailand's Seagrass Ecosystems

红树林退化显著影响碳汇能力与温室气体排放，研究显示退化区碳储存量（365.2±206 g C/m2）高于健康区（86.47±5.8 g C/m2）和裸沙（289.5±236 g C/m2），但甲烷排放最高（1.16±0.51 μmol m?2 h?1）。健康红树林净碳生产量达1.30±0.508 mmol C/m2 d?1，而退化区仅为0.44±0.49 mmol C/m2 d?1。

　　

穆罕默德·哈利姆（Muhammad Halim）| 米利卡·斯坦科维奇（Milica Stankovic）| 安查娜·普拉泰普（Anchana Prathep）

泰国宋卡府哈泰（Hat Yai）宋卡王子大学（Prince of Songkla University）理学院生物科学系

摘要

海草草甸是重要的有机碳汇，在减缓气候变化方面发挥着重要作用。然而，泰国海草草甸的持续退化降低了其有效固碳的能力，可能会增加温室气体（GHG）的排放。本研究调查了泰国安达曼海沿岸退化海草区域、健康海草区域以及裸露沙地区域的碳储存、碳代谢和温室气体排放情况。表层沉积物（前10厘米）中的平均碳储量为：退化最严重的区域最高（365.2 ± 206克碳/平方米），其次是裸露沙地（289.5 ± 236克碳/平方米），健康海草区域最低（86.47 ± 5.8克碳/平方米）。此外，退化海草和裸露沙地的异养生态系统功能较为明显，其净群落生产力（NCP）平均值分别为0.44 ± 0.49毫米摩尔碳/平方米·天和0.13 ± 0.79毫米摩尔碳/平方米·天；而健康海草则保持自养生态系统功能，NCP为1.30 ± 0.508毫米摩尔碳/平方米·天。不同海草类型的平均总碳固存量也有所不同，退化海草区域的固碳量最高（4328 ± 2395二氧化碳当量/平方米·天），其次是裸露沙地（3981 ± 4120二氧化碳当量/平方米·天）和健康海草区域（1630 ± 0二氧化碳当量/平方米·天）。研究还发现，在所有海草类型中，甲烷（CH₄）排放占温室气体排放的主要部分，退化海草草甸的甲烷平均排放量最高（1.16 ± 0.51微摩尔甲烷/平方米·小时），其次是裸露沙地（1.02 ± 0.41微摩尔甲烷/平方米·小时）和健康海草草甸（0.48 ± 0.07微摩尔甲烷/平方米·小时）；相比之下，二氧化碳（CO₂）和氮气（N₂）的排放量在健康海草、退化海草及裸露沙地中均保持较低水平。这些发现为了解退化热带海草草甸的温室气体排放情况提供了重要参考。

章节摘录

引言

海草生态系统在沿海地区的碳循环和储存中起着关键作用（McLeod等人，2011年）。据估计，海草生态系统中的碳储量在1,732至21,000太克碳（Tg C）之间，约占海洋环境中净初级生产力的10%（Saderne等人，2023年）。海草草甸的显著碳储存能力得益于其能够吸收大气中的二氧化碳（CO₂）并捕获周围环境中的有机碳。

研究地点和海草类型

本研究在泰国西南部的安达曼海沿岸进行了调查，研究了健康海草草甸以及处于不同退化程度的海草草甸（图1）。所研究的海草草甸被分为六类（参考De Fouw等人，2016年的分类）（详见表S1）：1）严重退化的海草区域几乎完全丧失，仅存非常短的叶片或根茎；2）中度退化的海草区域，90%的海草已经死亡；

不同海草类型的甲烷（CH₄）排放比较

不同海草类型的甲烷平均排放量无显著差异（p>0.05）。尽管如此，不同海草类型的甲烷排放量仍存在一定差异（图3A），其中退化海草的甲烷平均排放量最高（1.16 ± 0.51微摩尔甲烷/平方米·小时），其次是裸露沙地（1.02 ± 0.41微摩尔甲烷/平方米·小时）和健康海草（0.48 ± 0.07微摩尔甲烷/平方米·小时）。

虽然不同采样时间的甲烷平均排放量在统计学上无显著差异（p > 0.5），

不同海草类型的甲烷（CH₄）排放

虽然结果在统计学上不具显著性，但退化海草的甲烷排放量普遍高于其他类型的海草。本研究的甲烷排放量低于全球调查报告中的最高值（Rosentreter等人，2021年，为23.56微摩尔甲烷/平方米·小时）。红海海草草甸的甲烷平均排放量则更高，达到85.09 ± 27.80微摩尔甲烷/平方米·天（Garcias-Bonet和Duarte，2017年）。

结论

退化海草产生的甲烷排放量较高，这可能是由于氧气输送不足和有机碳含量较高所致。虽然所有海草类型的二氧化碳（CO₂）和氮气（N₂）排放量较低，但健康海草的二氧化碳排放量略有上升。尽管如此，所有海草类型的温室气体排放总体上仍具有净碳汇作用。泰国的海草退化可能会降低海草的碳固存和储存能力。

作者贡献声明

穆罕默德·哈利姆（Muhammad Halim）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、软件使用、方法设计、数据分析、数据管理。米利卡·斯坦科维奇（Milica Stankovic）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证、项目监督、方法设计、概念构思。安查娜·普拉泰普（Anchana Prathep）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、资源协调、项目管理、资金获取、概念构思。

未引用参考文献

Al-Haj和Fulweiler，2020年；Asplund等人，2022年；Fox，2019年；Wickham等人，2023年；Yau等人，2023年。

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本文研究的利益冲突。

致谢

我们感谢海藻与海草研究单位（Seaweed and Seagrass and Research Unit, SSRU）的成员在野外调查和实验室工作中的协助。本研究得到了宋卡王子大学（Prince of Songkla University）提供的PSU-Ph.D奖学金（编号PSU_PHD2564-05）、PSU-TUYF慈善信托基金以及人力资源与机构发展研究创新项目管理部门（编号B13F660071）的支持。