互花米草控制与红树林修复对邻近红树林沉积物碳累积的影响

《CATENA》:Spartina alterniflora control and mangrove restoration shift sediment carbon accumulation in adjacent mangroves

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月22日 来源:CATENA 6.6

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   •通过1000多天的地表高程监测(SET)和植被调查,量化了碳库的变化。•互花米草的清除和红树林修复改变了碳积累速率。•干扰导致早期沉积物碳损失,但邻近红树林在长期内实现了碳增益。•本研究发现了沿海蓝碳库的非局部性、时间尺度依赖性转变。引言红树林、滨海盐沼和海草床是典型的蓝碳

  
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    通过1000多天的地表高程监测(SET)和植被调查,量化了碳库的变化。
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    互花米草的清除和红树林修复改变了碳积累速率。
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    干扰导致早期沉积物碳损失,但邻近红树林在长期内实现了碳增益。
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    本研究发现了沿海蓝碳库的非局部性、时间尺度依赖性转变。

引言

红树林、滨海盐沼和海草床是典型的蓝碳生态系统,它们从大气中捕获CO2并将其储存于海底沉积物中,时间尺度相对较长(Nellemann等,2009)。大量证据表明,与其他生态系统相比,红树林在碳封存方面具有较高的效率(Alongi,2014;Zhang等,2024a)。红树林修复项目的实施,特别是在河口环境中(红树林在此处沉积物中积累更多土壤有机碳,优于其海洋对应环境),已被公认为应对气候危机的一种全球性自然解决方案(Lewis,2005;Song等,2023;Zhang等,2025)。
中国启动了"红树林保护修复专项行动计划",旨在大幅扩大红树林面积(自然资源部和国家林业和草原局,2020)。尽管红树林在中国的天然北界仅达北纬27°20′,但全球变暖促进了红海榄(一种耐寒性较高的本土红树林物种)在西门岛(28°25′N)、乐清湾的修复种植,从而扩展了红树林的北界(Chen等,2017)。全球范围内,红树林修复项目展现出较高的效益成本比(Zhang等,2025)。然而,外来入侵物种等干扰因素会削弱这些预期收益。例如,1999年后在乐清湾观察到互花米草(一种引入中国的入侵物种)的迅速蔓延(Wang等,2015),其占据裸露泥滩,阻碍了红树林向海方向的扩展。
最近,全国范围内启动了清除互花米草的行动,目标是在三年内根除这一外来物种并用本土物种替代(Stokstad,2023)。多项研究强调了该外来盐沼物种在提供蓝碳效益方面的重要性,尽管是以牺牲其他生态系统服务为代价(Qi和Chmura,2023;Zhou等,2023;Zhang等,2024b)。清除互花米草无疑导致了盐沼碳储量的损失(Yang等,2024;Zhang等,2024b)。该活动也发生在多种盐沼—红树林生态交错带,但入侵物种治理及随后的修复努力对邻近红树林的影响仍知之甚少。
生态系统碳封存由植被碳库和沉积物(土壤)碳库共同决定。与陆地生态系统不同,蓝碳生态系统的沉积物碳库由于潮间带植物与沉积物动力过程的相互作用而表现出相当大的波动,表现为表面高程变化伴随碳密度变化(Howard等,2014)。从沉积物动力过程的角度来看,互花米草通常比中国盐沼—红树林生态交错带内的红树林及其幼苗更有效地耗散流能、抑制湍流,从而限制了有机颗粒的陆向输运(Chen等,2018;Chang等,2019;Chang等,2020)。因此,清除该入侵草种应增加流入邻近红树林的有机物质通量。然而,一旦失去了保护性冠层,裸露的泥滩变得更加易被侵蚀(Evans等,2022),可能导致盐沼所建立的沉积物碳库立即损失。在更长的时间尺度上,沉积物动力过程驱动的有机颗粒再分配将重塑碳库,直到达到新的平衡。因此我们假设,互花米草的清除将触发盐沼沉积物碳储量的短期下降(约数月),但最终可能增强邻近红树林中长期(约数年)的非局部性碳积累。
为了检验这一假设,对沉积物表面高程变化的高分辨率监测是必要的,以覆盖各种时间尺度,从间歇性的短期变化到较长时间的生态系统调整。地表高程表(SET)已被开发用于精确监测各种沿海环境中的表面高程变化(Cahoon等,2002;Lynch等,2015;MacKenzie等,2024)。杆式地表高程表是一种升级版SET系统,便于以±1.5毫米的精度实现高精度高程变化测量(Cahoon等,2002;Lynch等,2015)。广泛使用的SET测量盐沼和红树林中沉积物碳变化的方法(Krauss等,2017;Rogers等,2019)为本研究评估互花米草治理活动如何改变红树林碳积累提供了方法学基础。

章节摘要

研究区域

乐清湾西门岛特别海洋保护区被选为野外测量研究场地(图1)。该区域具有亚热带气候特征,平均潮差为5.15米。红海榄(一种中国本土红树林物种)于20世纪50年代通过红树林保护项目被引入西门岛的潮汐滩涂。由于温度限制,红海榄在过

地表高程变化

SET记录的红树林—盐沼栖息地地表高程变化如图2所示。在外来物种治理实施之前(2021年10月至2022年9月),红树林样点的地表高程平均增加了1.55±0.67厘米,高于盐沼样点(0.68±2.05厘米)。在清除互花米草后,盐沼区域进行了沉积物回填,导致所有样点在2022年9月至2023年6月期间发生了快速的高程增加。这

人类干扰下的沉积物碳积累

过去两年,中国潮间带滩涂启动了全国性的互花米草治理行动(Stokstad,2023)。使用挖掘机和机械耕作挖掘并掩埋这种入侵杂草,造成了泥滩压实和栖息地破坏(Yang等,2024)。研究已探讨了该干扰对沉积物有机碳(SOC)储存的影响(Xu等,2022;Yang等,2024;Zhang等,2024b)。对SOC的影响——是增加还是

结论

本研究探讨了清除互花米草及随后红树林修复对沿海潮间滩涂沉积物碳积累和红树林生长的影响。结果表明,入侵物种的清除显著改变了盐沼区域的沉积物碳积累速率,从碳积累转变为碳损失,而邻近红树林栖息地则表现出明显的碳积累增加。随后的红树林修复驱动了沉积物有机

CRediT作者贡献声明

陈一鸣:撰写——初稿、验证、监督、资源获取、项目管理、方法学、调查、资金获取、概念构思。张子燕:撰写——审阅与编辑、调查、正式分析。吴佳琪:撰写——审阅与编辑、调查、正式分析。程杰:撰写——审阅与编辑、调查、正式分析。薛成峰:撰写——审阅与编辑、调查。蔡庭露:撰写——审阅与编辑、调查。梁惠迪

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/个人关系,可能被视为潜在的利益冲突:陈一鸣报告获得了浙江省自然科学基金的财务支持。陈一鸣报告获得了浙江省科技计划的财务支持。陈一鸣报告获得了国家自然科学基金的财务支持。如有其他作者,他们声明他们

致谢

感谢葛震鹏博士和丁敏敏先生在野外工作中给予的支持。我们感谢陈 luzhen教授和李艳教授在野外工作设计和撰写过程中提出的宝贵建议。本研究得到了浙江省自然科学基金(项目编号LD26D060002)、国家自然科学基金(项目编号42576160)以及自然资源部第二海洋研究所科研基金在合同下
陈一鸣|张子燕|吴佳琪|程杰|薛成峰|蔡庭露|梁惠迪|夏晓明|王新凯
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