引言
入侵物种互花米草（Spartina alterniflora）已在中国沿海湿地广泛蔓延，至2019年覆盖面积约为61,565公顷，对生态系统功能和本地经济构成严重威胁（Jackson et al., 2021; Wang et al., 2020; Zheng et al., 2023）。为此，中国政府于2022年启动了一项里程碑式的国家行动计划，目标是在2025年前清除超过90%的互花米草（Stokstad, 2023）。实现这一目标需要大规模的清除和修复活动，这些活动通常涉及大量机械作业、柴油消耗、电力驱动的淹水处理，以及塑料遮阳膜和结构屏障等材料投入。这些工程活动会产生大量温室气体排放，从全国尺度来看，其累积碳负担可能十分可观。
为达到这一目的，已采用多种修复方法（Xie and Han, 2018），包括物理清除、化学防控、生物替代以及综合方法。物理方法如割草和犁耕可迅速移除生物量，但需要反复使用机械，导致高能耗和高碳排放（Yang et al., 2024）。化学方法（如除草剂）具有成本效益，但引发了对生态副作用的担忧（Wang et al., 2023; Yu et al., 2003）。生物方法（如种植红树林）有助于增强生态系统长期韧性，但见效缓慢且受场地条件限制（Wang et al., 2025a; Qi and Chmura, 2023）。综合方法（如割草后配合淹水和重新植被化）可有效减少复发，但增加了成本和管理复杂度（Major et al., 2003; Yuan et al., 2011; Zhao et al., 2019）。除清除阶段之外，后续秸秆管理也进一步影响环境绩效。生物炭生产或沼气系统等生物质利用途径可抵消部分排放，但需要额外基础设施和投资（Tang et al., 2025; Xia et al., 2020），而埋填或垃圾填埋等低投入处理方式则可能因分解过程产生排放（Qi et al., 2024）。综合来看，修复与秸秆处理途径在能量投入、材料需求、成本结构和长期生态效果方面存在显著差异。因此，制定全国范围内低碳且经济可行的修复策略，需要在充分考虑中国沿海各省显著空间异质性的基础上，系统比较这些替代方案。
生命周期评价（LCA）已被广泛应用于评估各种处理方法的环保绩效，包括废水处理、棕地修复和草地生态恢复（Beames et al., 2015; Kalbar et al., 2013; Nath, 2024; Yu et al., 2023）。在生态恢复领域，LCA已被用于比较不同工程设计、评估材料替代以及量化环境效益与实施负担之间的权衡。同样，LCA也被应用于生物质利用途径，包括堆肥、生物炭生产和沼气系统，以评估其温室气体净表现。然而，与互花米草修复项目相关的环境影响仍缺乏充分研究（Xu et al., 2024; Yuan et al., 2011）。尽管近期研究考察了互花米草清除后的碳汇变化或生态响应（Gao et al., 2025; Gu and Wu, 2023），但将全生命周期碳核算与经济优化相结合的研究仍然缺乏。因此，需要一种覆盖修复和秸秆末端处理的多路径LCA，以揭示具有决策参考价值的稳健权衡关系。
现有关于互花米草生态恢复的研究大多聚焦于单一场地或局部比较，这限制了其为大尺度管理提供指导的能力。然而，中国沿海地区的修复决策必须跨越在入侵程度、生物量可利用性和社会经济背景方面差异显著的各区域进行（Chu et al., 2024; Zhao et al., 2023）。例如，在"十三五"规划期间，江苏、浙江和上海等省市显著减少了互花米草的入侵面积，而福建、广东和山东等入侵更为严重的省份仍需要更全面、更有效的修复措施（Li et al., 2022）。此外，互花米草的高复发潜力对修复工作构成了持续障碍，其对修复策略选择的影响仍不明确（Ye et al., 2024）。因此，入侵背景的空间变异性以及复发动态引入的不确定性共同凸显了需要一个整合的、区域适应性框架来评估和比较修复项目的必要性。在此条件下，仅基于单一指标选择修复策略是不充分的。最小化碳足迹和最小化经济成本往往是相互冲突的目标，在环境方面表现良好的方法未必是成本最低的，反之亦然。此外，本研究的修复规划涉及在不同空间地块上应用修复方法和秸秆处理途径的离散组合，并受到实际实施条件的约束。因此，多目标空间优化尤其适合本研究，因为它可以同时考虑多个竞争性目标，明确表征空间异质性和管理约束，并生成帕累托最优解而不依赖主观赋权。这为在全国尺度上确定平衡的修复组合提供了更可靠的基础。
与以往场地级别评估相比，本研究通过将全生命周期碳核算与全国尺度的多目标空间优化相结合，推动了该领域的发展。系统边界明确纳入了秸秆末端管理，使得生物质处置途径的碳后果可以与修复方法一并评估。此外，复发动态被嵌入优化框架中，使得在未来入侵不确定性条件下能够实现适应性策略选择。
在本研究中，我们提出了一个多目标空间优化框架，以共同考虑中国互花米草生态修复项目的碳足迹（CF）和经济成本（Li et al., 2023）。我们首先运用LCA量化不同生态修复方案相关的温室气体排放和碳汇。随后，我们将互花米草的空间分布与多目标优化相结合，确定沿海地区修复方法的最优空间布局。我们还比较了在不同复发率条件下各省最优修复方法的差异。我们的研究目标包括：（1）比较当前应用修复项目的碳足迹和经济成本，并识别其主要贡献因素（如能源消耗、化学品生产和设备使用）；（2）评估修复项目在全国尺度的区域适宜性，从而优化空间配置，以平衡减排效益与经济可行性；（3）考察复发率如何重塑修复策略在各省份之间的最优配置。本研究的结果有望在中国沿海地区确定互花米草生态修复项目的最优空间格局，并为未来复发情况下的互花米草低碳且经济可行的修复管理提供建议。该框架使得在异质性区域条件和复发背景下系统比较修复组合成为可能。
