综述：大叶藻（Zostera marina）草场碳信用面临的挑战

《Science of The Total Environment》：Challenges for carbon crediting in Zostera marina (eelgrass) meadows

这篇综述深入探讨了全球分布最广的海草——大叶藻（Zostera marina）在碳信用市场中的应用潜力与挑战。文章通过系统比较大叶藻与持久型海草（如地中海特有的波喜荡草（Posidonia oceanica））在沉积物有机碳（OC）储量、碳积累率（CAR）、碳源贡献及草场动态等方面的显著差异，指出大叶藻因其生长快、草场时空动态性强、自生碳贡献比例较低且矿质结合有机碳（MAOM）扣除后净碳值为正的比例小等因素，使其碳封存能力相对有限，从而在满足碳市场额外性（additionality）和永久性（permanence）核心要求方面面临更大挑战。作者呼吁在评估海草恢复项目时，应超越单一的气候减缓效益，综合考虑其提供的多种生态系统服务。

　　

大叶藻草场碳信用化的挑战与机遇

引言

海草草场作为生物多样性热点和重要的碳汇，在应对生物多样性和气候危机方面发挥着重要作用。然而，海草物种间的有机碳（OC）储存能力存在显著差异。本文聚焦于分布最广的海草物种——大叶藻（Zostera marina），评估其碳储存和碳积累率（CAR），并探讨其纳入碳市场的潜力。通过与典型持久型海草物种波喜荡草（Posidonia oceanica）的比较，揭示了大叶藻草场在碳信用项目中所面临的特有挑战。

方法

研究通过整合已发表的数据，比较了大叶藻和波喜荡草草场的沉积物OC储量、CAR、碳稳定同位素组成（δ¹³C）以及有机质（OM）含量，以评估自生和外来OC的贡献。此外，还分析了植被区与无植被区沉积物OC储量的差异，并利用矿质结合有机质（MAOM）作为指标评估了 recalcitrant allochthonous OC的扣除比例。研究还评估了不同海草属的恢复成功率。

结果

碳积累率与OC储量

大叶藻草场的沉积物CAR中位数为14.6 g OC m^-2yr^-1，仅为波喜荡草（30 g OC m^-2yr^-1）的一半，且其几何平均值（9 g OC m^-2yr^-1）仅占IPCC Tier 1默认排放因子（43 g OC m^-2yr^-1）的21%。大叶藻草场沉积物OC储量的中位数为17.3 Mg OC ha^-1，比波喜荡草（43.0 Mg OC ha^-1）低约40%，且其几何平均值（16.9 Mg OC ha^-1）比IPCC指南中的Tier 1默认OC储量（27 Mg OC ha^-1）低约62%。

植被区与无植被区OC储量对比

Meta分析显示，虽然总体上植被区沉积物OC储量显著高于无植被区（平均差值为4.33 Mg C ha^-1），但异质性极高。在分析的65个点位中，约60%的点位显示植被区与无植被区沉积物OC储量无显著差异，或甚至低于无植被区。这种差异在中等深度（0-15 cm至25 cm）和深层（0-25 cm至50 cm）的OC储量中更为明显。

外来碳的核算

大叶藻叶片与表层沉积物δ¹³C差值（Δ¹³C）的几何平均值为8.2‰，高于全球海草物种的中位数（7.4‰），远高于波喜荡草（3.6‰），表明大叶藻对沉积物OC库的相对贡献较低。使用VERRA的VM0033方法学中的代理指标（扣除基于矿质质量比例计算的MAOM）后，本汇编中仅27%的大叶藻沉积物样品净OC值为正，可用于碳信用；而波喜荡草的这一比例为69%。

讨论

额外性的挑战：可测量的变化

大叶藻草场的动态特性（如年际和年代际的草场范围波动）给准确界定基线情景和项目情景下的海草范围带来了挑战。在大部分点位，植被区与无植被区OC储量无显著差异，这可能与碳输出、近期植被状态转变或草场频繁在植被与无植被状态间转换有关。使用²¹⁰Pb定年法在低沉积、高能量环境中证明碳积累的额外性存在技术困难。大叶藻较低的生产/呼吸比（P/R ~1）和较快的地下生物周转率限制了其自生OC的长期储存。相比之下，波喜荡草形成深厚的“matte”结构，可储存数千年的碳，具有更高的稳定性。

额外性的挑战：区分自生碳增加

碳市场方法要求扣除外来碳。使用δ¹³C混合模型或MAOM代理法进行评估，大叶藻沉积物中的自生碳贡献通常低于50%，且使用MAOM扣除后，大部分积累的碳可能被扣除。这些方法目前存在不确定性，例如混合模型未考虑碳输出，而MAOM代理值源于深海沉积物，可能不完全适用于海草生态系统。

永久性的考量

碳信用项目要求碳储存具有长期永久性（如100年）。大叶藻缺乏像波喜荡草在欧盟那样的直接严格保护，且易受疾病（如浪费病）和热浪等气候压力影响。其生活史策略（机会主义特性）意味着其对干扰的抵抗力较弱但恢复能力中等，这增加了碳储存逆转的风险。然而，大规模恢复项目（如美国弗吉尼亚州）表明，尽管存在斑块状损失，大叶藻草场仍能实现净碳积累。

恢复的可行性

大叶藻是全球最常被恢复的海草物种，但总体恢复成功率不高。恢复绩效分析显示，具有快速恢复率（如二药藻Halodule）或长抵抗时间（如波喜荡草）的属恢复成功率更高。大叶藻的恢复绩效低于波喜荡草，加之其较低的CAR，使其碳信用项目的吸引力相对较低，除非恢复技术得到改进。然而，大叶藻恢复项目可能通过其大规模恢复潜力、广泛的全球分布和支持性国家政策来平衡这一劣势。

超越碳信用：综合生态系统服务

除了气候减缓效益，海草草场还提供多种生态系统服务（如生物多样性支持、海岸保护、营养过滤）。对于大叶藻这类碳封存能力相对有限的物种，强调并量化这些共同效益至关重要。通过“叠加”或“捆绑”生态系统服务信用，可以为海草保护和恢复提供更强大的经济激励和政策依据，尤其是在基于公共资金和非市场机制的沿海带管理中。

结论

大叶藻草场在沉积物OC积累方面能力中低，且其OC储量常与邻近无植被区相似并以MAOM为主，这些特性为其通过自愿碳市场融资用于气候减缓带来了挑战。尽管在特定条件下（如大面积可恢复区域）碳信用可以支持大叶藻项目，但成功的关键因素和大规模机会仍需进一步探索。鉴于海草草场面临的多重压力，基于其多重效益，探索碳市场之外的其他激励措施（如公共政策支持）至关重要。海草的保护和恢复应成为沿海带管理的优先事项，为应对交织的生物多样性、气候适应和污染危机做出贡献。