全球内陆泥炭地的战略性恢复可最大化地方与全球协同效益

《Ecological Applications》：Strategic restoration of global inland peatlands can maximize local and global co-benefits

　　

全球尺度的泥炭地恢复具有巨大的碳封存潜力；然而，在恢复优先级排序中，泥炭地碳平衡往往未与协同效益一并考虑。在此，研究人员提出一个内陆泥炭地恢复的空间优化框架，旨在最小化温室气体（GHG）排放并最大化泥炭地协同效益，如洪水缓解和水质改善。研究发现，针对全球30%的排水内陆泥炭地进行战略性恢复，并瞄准温室气体减排潜力最大的区域，其封存的温室气体量（0.91 ± 0.17 Pg CO₂eq.·year^?1）是随机实施同等规模泥炭地恢复（0.27 ± 0.11 Pg CO₂eq.·year^?1）的三倍。泥炭地恢复通常由当地对泥炭地提供的多种生态系统服务的需求驱动；因此，研究人员还量化了旨在实现水质改善或洪水缓解的恢复方案的温室气体平衡。在满足30%全球内陆泥炭地恢复目标的同时，优先考虑水质改善或洪水缓解，仍可实现0.34 ± 0.14 和 0.50 ± 0.19 Pg CO₂eq.·year^?1的减排量（分别比单独优先考虑排放减排少62%和44%），这表明全球温室气体预算与地方环境目标之间存在重叠机会。最后，研究人员利用未来的甲烷（CH₄）排放预测，评估泥炭地恢复优先级方案与未来CH₄排放的兼容性。研究发现，由于到2100年CH₄排放增加，近期温室气体减排的优先区域不一定与最小化未来泥炭地CH₄排放的区域一致。研究人员通过使用两种替代终点情景——“近期再湿润”和“恢复至原始状态”——来测试优化框架，以考虑来自不同环境、场地历史和实践的泥炭地恢复长期排放轨迹中的不确定性和变异性。该框架凸显了内陆泥炭地恢复在同时实现近期和长期减排以及多种协同效益方面的众多机会。大规模恢复策略可与区域需求和场地特定标准的规划协同实施，以放大泥炭地恢复的效益。

**研究背景与问题**

泥炭地是地球上碳密度最高的生态系统之一，长期水分饱和与低温条件使有机质缓慢累积，使其成为全球重要的碳库。然而，农业、林业、泥炭开采等人类活动导致的排水和退化，使泥炭地暴露于好氧环境，有机质快速矿化并释放大量二氧化碳（CO₂）。虽然泥炭地恢复能够重建碳汇功能，但水位回升会重新激发甲烷（CH₄）排放，形成“碳封存-甲烷增温”的生物地球化学权衡。这种权衡在不同时间尺度上表现不同：20年时间尺度上CH₄的增温效应显著，而在100年尺度上碳封存的降温效应逐渐占优。此外，未来气候变化预计会增加泥炭地CH₄排放，进一步影响恢复策略的长期效益。当前全球泥炭地恢复规划多基于局部需求或单一目标，很少将温室气体（GHG）减排与洪水缓解、水质改善等协同效益共同纳入空间优化框架。因此，研究人员开发了一个全球内陆泥炭地恢复的空间优化框架，旨在最小化GHG排放并最大化多种协同效益，相关成果发表于《Ecological Applications》。

**研究方法**

研究采用多种空间数据和模型：利用全球泥炭地分布图与历史湿地重建结果识别可恢复的排水泥炭地；采用IPCC（2014）湿地补充指南中的排放因子估算排水和再湿润泥炭地的CO₂、CH₄和氧化亚氮（N₂O）排放；结合LPJ-wsl模型模拟的湿地CH₄通量以及全球荟萃分析获得的碳积累速率和N₂O参数。研究人员设置“近期再湿润”和“恢复至原始状态”两种恢复终点，以覆盖长期恢复轨迹的不确定性。通过500次蒙特卡洛模拟量化参数不确定性，并在0.5度网格上开展气候优先、随机、洪水优先、氮优先以及未来甲烷规避等情景分析。

**优化恢复以降低温室气体排放**

研究表明，若将所有排水泥炭地恢复至原始状态，按20年持续通量全球增温潜势（SGWP₂₀，即基于持续通量的20年时间尺度全球增温潜势）计算，全球年均净减排为0.95±0.37 Pg CO₂eq.·year^?1。战略性排序可显著提升减排效率：恢复68%的排水泥炭地时，战略情景减排量达1.56±0.27 Pg CO₂eq.·year^?1，而随机恢复仅为0.65±0.25 Pg CO₂eq.·year^?1。仅恢复全球1%的排水泥炭地即可减排0.060±0.021 Pg CO₂eq.·year^?1；相反，在12%恢复后净排放为正的区域（如美国东南部、孟加拉国和部分热带地区）进行恢复，将产生0.70±0.26 Pg CO₂eq.·year^?1的额外排放，几乎抵消其他区域的减排收益。对于2010年后新排水的泥炭地，全部恢复可减排0.68±0.026 Pg CO₂eq.·year^?1；但由于新排水区域多位于热带，恢复后CH₄排放较高，战略排序相对于随机恢复的优势有限。

**多目标协同恢复优化**

以30%全球恢复目标为例，气候优先策略可实现0.90±0.17 Pg CO₂eq.·year^?1减排；若优先洪水缓解或氮素水质改善，则分别实现0.50±0.19和0.34±0.14 Pg CO₂eq.·year^?1减排（分别为气候优先策略减排量的44%和38%），但仍然显著优于随机恢复。空间分析显示，气候与洪水目标的重叠区域是气候与水质目标重叠区域的三倍；同时满足气候、洪水和水质三项目标的区域主要位于北印度、中国东部和中欧部分地区。针对未来CH₄排放，研究发现近期减排优先区与2100年CH₄排放增长率低值区仅部分重叠；采用规避高CH₄排放增长区域的策略，在恢复30%面积时仍可实现0.49±0.088 Pg CO₂eq.·year^?1的近期减排，显著高于随机恢复的0.27±0.11 Pg CO₂eq.·year^?1。这意味着未来CH₄最小化策略需更多集中于温带和寒带地区。

**讨论与结论**

研究提出四点关键结论：第一，战略性泥炭地恢复相比随机恢复能显著提高GHG减排效益；第二，多目标恢复虽然不能最大化减排，但仍能实现净减排，并可在区域尺度上实现协同效益；第三，必须将未来CH₄排放纳入长期气候稳定考量，但近期与远期减排优先区仅部分一致；第四，约12%的泥炭地即使长期恢复也会增加净GHG排放，应避免在这些区域以气候目的进行恢复。研究还指出，全球尺度数据存在不确定性，尤其缺乏热带地区恢复泥炭地的实测通量数据；未来应结合当地水位动态、土壤特性及管理历史细化排放估算，并将生物多样性、渔业支持等更多生态系统服务纳入框架。此外，保护未排水泥炭地仍是避免额外排放的首要任务。