水禽的存在增加了修复后的沿海湿地的N2O排放：生物多样性与气候之间的权衡

《Journal of Environmental Management》：Waterfowl's presence enhanced N 2O emissions from restored coastal wetlands: Trade-offs between biodiversity and climate

　　

摘要

将沿海的养鱼塘恢复为湿地后，当地的生物多样性得到了恢复，其中包括各种鸟类。不过，在迁徙季节，水鸟大量聚集可能会带来意想不到的生态后果。在中国东南部已恢复的沿海湿地进行了为期三年的研究，那里有一道海堤将两个相邻的开放水域区域隔开，其中一个有水鸟，另一个没有，从而可以通过自然实验来研究水鸟对氮循环的影响，包括一氧化二氮的产生与排放。在观察到的水鸟中，迁徙物种占比约为79–85%。与没有水鸟的对照区相比，有水鸟出没的区域溶解氧和沉积物pH值明显更低，而硝酸盐氮、铵盐氮、总溶解氮、微生物生物量氮、与反硝化相关的基因（如nirS、nirK）的丰度以及沉积物中的一氧化二氮生成潜力则更高。在有水鸟影响的区域，一氧化二氮的排放量增加了约121%，其中大部分额外的排放发生在水鸟数量最多的月份。这种栖息地间的差异在三年间一直存在。我们的研究结果表明，水鸟的回归会带来隐性的生态代价，即鸟类带来的营养物质沉积以及相关的温室气体排放可能会抵消湿地恢复所带来的气候益处。这些结果对沿海湿地管理和蓝碳核算具有直接意义，表明生物多样性保护与温室气体减排并不总是同步的。

引言

自工业革命以来，大气中温室气体浓度的显著上升导致了全球变暖，这一问题日益受到关注（Gillett等，2021）。一氧化二氮是一种强效的温室气体，其在100年时间尺度上的全球变暖效应是二氧化碳的约300倍，同时它还会加剧平流层臭氧层的损耗（Ravishankara等，2009）。目前全球平均大气中的一氧化二氮浓度已达到339.5 ppbv，比工业化前的水平高出24%（NOAA，2025）。明确各种陆地生态系统中的一氧化二氮排放源及其驱动机制，对于制定有效的管理和减排策略以应对全球变暖至关重要。

沿海湿地，包括沼泽、盐沼和红树林，本身就是一氧化二氮的天然排放源，这在一定程度上抵消了它们所具有的“蓝碳”价值，不过不同湿地的排放强度差异很大（Rosentreter等，2021）。这些高生产力的生态过渡带为候鸟提供了重要的栖息地，同时还具备多种生态系统服务功能，比如养分捕获（Jansson等，1994）和碳封存（Macreadie等，2021）。在过去的一个世纪里，世界上近一半的天然沿海湿地因人类活动而消失或严重退化（Fluet-Chouinard等，2023），这影响了它们的生态功能以及应对气候变化的能力（Spivak等，2019）。为此，全球范围内正在开展湿地恢复工作，以提高沿海地区的抵御能力（Liu等，2021；Sievers等，2024）。

水鸟是沿海生态系统中的重要动物类群（Ma等，2023；Li等，2026），其多样性和数量常被用作评估湿地健康状况和质量的指标（Li等，2023；Péron等，2013）。经过恢复的沿海湿地中有丰富的鱼类和底栖生物（如甲壳类动物和多毛类动物），这些生物吸引了大量水鸟前来栖息（Armitage等，2025；Yuan等，2022）。这些水鸟可能通过粪便将氮和磷从周边地区带到湿地中，从而为湿地内的微生物硝化和反硝化过程提供养分（Choisnard等，2025）。同时，水鸟的活动还可能改变沉积物的物理化学性质，形成独特的微环境，进而影响沉积物中的微生物活动（Wright等，2010）。虽然有些水鸟只是季节性或短暂访问沿海湿地，但很多水鸟会每年回到相同的湿地。因此，要想全面了解水鸟对沿海湿地生态的影响，就需要在多个年份进行季节性监测。

亚太地区的沿海湿地是东亚-澳大拉西亚候鸟迁飞路线上数千万只水鸟的重要繁殖地、中途停留地和越冬地（Crosby等，2026；Ma等，2023）。然而，水产养殖业的快速发展导致这些沿海湿地大量丧失，尤其是在人口密集的东亚和东南亚地区（Goldberg等，2020；Jiang等，2024；Molino和Kirwan，2025），这对水鸟的栖息地构成了越来越大的威胁（Ma等，2023）。为扭转这一趋势，一些东亚和东南亚国家正在开展湿地恢复工作，将养鱼塘重新转变为功能完备的湿地（Sievers等，2024；Sasmito等，2025）。在中国，依据《国家湿地保护规划（2022–2030）》，沿海地区也在推进类似的恢复工作（Jiang等，2025；Chen等，2025）。2016年，中国东南部的汕尾湾湿地就启动了一项此类项目，这为研究水鸟如何影响恢复后湿地中一氧化二氮的动态提供了独特的机会。

为了研究水鸟对一氧化二氮动态的季节性和长期影响，我们在汕尾湾恢复的沿海湿地中设置了对照区和受水鸟影响的区域。在三年的时间里，我们反复检测了一氧化二氮的排放量、沉积物的一氧化二氮生成潜力、与氮循环相关的功能基因以及水和沉积物的物理化学参数。本研究的目的在于：（1）阐明在水鸟影响下一氧化二氮排放的季节性和多年变化规律；（2）揭示影响一氧化二氮排放动态的潜在机制。研究结果将为了解动物活动如何影响恢复后沿海湿地的温室气体动态和生物地球化学过程提供参考。

章节节选

研究区域

本研究是在中国东南部福建省福州市闽江口的汕尾湾湿地进行的，该地位于北纬26°01′–26°03′、东经119°36′–119°41′之间（图S1b）。该地区属于南亚热带海洋性季风气候，年平均气温为19.6℃，年平均降水量约为1400毫米（Ren等，2026）。这里的潮汐为规律的半日潮，平均潮差约为2.0米。该区域包含多种多样的沿海生态系统，

表层沉积物和水的物理化学参数

在整个观测期间，对照区和受水鸟影响区的溶解氧、pH值以及总溶解固体含量存在显著差异。与对照区相比，受水鸟影响区的溶解氧低43.7–53.2%（图S4a），水体pH值低3.9–9.7%（图S4c），沉积物pH值低5.3–28.4%（表S2），而总溶解固体含量则高52.1–75.5%（图S4d）。相比之下，盐度、水温、硫酸盐离子和氯离子在不同栖息地类型之间没有显著差异（p>0.05；图S3b和S4b；表S2）。

从季节变化来看，对照区沉积物的pH值呈现以下变化趋势：

水鸟作为恢复后沿海湿地的氮来源

群居水鸟在湿地中起着养分输送的作用（McFadden等，2016），它们通过粪便沉积和生物扰动增加湿地中的氮含量（Appoo等，2024；Thibault等，2025）。此前的研究要么依靠间接估算鸟粪的数量（Mukherjee等，2024），要么通过研究圈养鸟类的粪便（Michael等，2026），又或者通过测定氮稳定同位素来研究这一问题（Sebastian-Gonzalez等，2012）。为了更准确地了解水鸟对沿海湿地的影响，

结论

通过这项“自然实验”，我们发现，在恢复后的湿地开放水域中，迁徙水鸟的季节性聚集会导致生物可利用氮含量增加，能够产生一氧化二氮的微生物的丰度上升，同时沉积物的一氧化二氮生成潜力也会增加，进而使得一氧化二氮的排放量显著升高。这些结果表明，在湿地恢复过程中，生物多样性的恢复与温室气体排放的增加之间存在一定的权衡关系；因此，我们建议重新思考在湿地恢复工作中应采取的措施。

CRediT作者贡献说明

杨平：概念设计、数据整理、正式分析、研究实施、方法设计、项目管理、结果验证、可视化处理、初稿撰写、审稿与修改。刘文婷：概念设计、正式分析、研究实施、方法设计、可视化处理、初稿撰写。张一菲：概念设计、正式分析、方法设计、可视化处理、初稿撰写。杨洪：正式分析、资源协调、审稿与修改。李思颖：

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了以下机构的联合资助：中国国家自然科学基金（项目编号：42371100）、福建省自然科学基金的“杰出青年学者”项目（项目编号：2025J010028），以及闽江口湿地恢复项目的生态影响研究项目（项目编号：[350182]HDZB[GK]2024003）。此外，作者还使用了生成式人工智能工具来制作图形摘要的底图，最终成果由作者亲自审核和修改。

Ping Yang|Wenting Liu|Yifei Zhang|Hong Yang|Siying Li|Wenjing Liu|Chuan Tong|Dongyao Sun|Yongxin Lin|Lihua Wang|Kam W. Tang

福建师范大学地理科学学院，中国福州，350117