不同城市功能区中城市红树林的栖息地特征与碳储存

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Habitat characteristics and carbon storage in urban mangroves across different urban functional zones

　　

摘要

自然过程和城市化影响了城市红树林的生长和碳汇潜力，但这些影响尚未在沿海城市得到系统评估。我们调查了中国深圳七个代表不同城市功能区的红树林区域，以检查物种组成、碳储量及其与周围人为扰动的关系。优势物种为海榄雌、红海榄、角果木、桐花树和秋茄。沉积物总磷、总氮和总有机碳 (TOC) 在各区域间存在差异，且总氮与沉积物碳储量呈正相关。大鹏 - 八广区域的植物生物量和碳密度最高，分别为 2308.0 ± 137.5 t ha^-1和 767.5 ± 217.8 tC ha^-1。所有区域的总碳储量为 82297.0 ± 903.7 tC。福田红树林区域以周围中央商务区 (CBDs) 为特征，含有最大的碳库 (44392.1 ± 3256.8 tC)，占总量的 53.9%。情景分析表明，将生态保护区转换为具有恢复红树林的工业区将减少总碳储量 134.2 tC。将工业区转换为具有恢复红树林的 CBD 型区域将增加碳储量 6423.8 tC。将工业区和生态保护区类型都转换为具有恢复红树林的 CBD 型区域将增加碳储量 7232.8 tC。这些发现表明，在城市发展初期，城市化可能会减少红树林碳储量。然而，通过适当的红树林恢复，随着城市化的加剧，碳汇能力可能会部分或完全恢复。

引言

红树林分布于热带和亚热带地区，是地球上生产力最高和生物多样性最丰富的蓝碳生态系统之一 (Abu Bakar et al., 2024; Roy et al., 2024)。它们通过封存约 0.43% 的年度人为 CO₂排放量来帮助缓解气候变化 (Shen et al., 2022)。地上红树林碳汇通过光合作用支持短期碳封存，而地下碳汇主要通过根系渗出和凋落物积累实现长期碳储存。尽管红树林沉积物仅覆盖全球沿海区域约 0.5%，但它们储存了沿海沉积物碳库的 10–15% (Alongi, 2014)。红树林沉积物中的碳主要来源于海洋源、河流输入和植物生物量 (Sasmito et al., 2020; Wang et al., 2023)。红树林碳储量和碳汇能力主要受物种组成、温度、海水盐度、大气 CO₂浓度和沉积物物理化学性质的调节 (Han et al., 2025)。林龄和群落类型也显著影响中国红树林植被的碳积累 (Hu et al., 2025)。污染物通过影响植被生长、沉积物特征以及微生物群落的结构和功能，可以改变碳封存能力 (B.Q. Yang et al., 2024)。在相对稳定的环境条件下，红树林碳可以储存数千年 (Song et al., 2023; Cooray et al., 2025)。因此，红树林的保护和恢复为缓解全球气候变化提供了关键的基于自然的解决方案 (Campbell et al., 2022; Zhang et al., 2025)。

全球红树林平均碳密度为 693 Mg ha^-1，在印太地区高达 1023 Mg ha^-1 (Donato et al., 2011; Alongi, 2022)。全球每年约有 38.3 Tg 碳埋藏在红树林沉积物中 (Wang et al., 2021)。近年来，关于中国红树林碳的研究主要集中在碳储量及其驱动因素上。Liu 等人 (2022) 报告称中国红树林的平均土壤碳密度为 355 Mg ha^-1，土壤碳总储量为 5.65×10⁶ t。广东省的红树林覆盖面积为 1.2×10⁴ ha，占中国红树林总面积的 39.3%。其土壤碳总储量为 1.54×10⁵ t，年碳埋藏速率为 1.97×10⁴ t (Hu et al., 2019; Qin et al., 2023)。城市红树林是重要的景观组成部分，对可持续的社会 - 生态红树林系统有贡献 (Branoff, 2018)。在厦门，城市红树林的碳总储量为 4937.6 Mg C，预计未来近期将进一步增加 (Qiao et al., 2025)。新加坡的红树林在城市景观中也具有高碳封存价值 (Friess et al., 2016)。深圳福田红树林碳汇项目是中国第一个官方开发的红树林保护碳汇项目。其碳信用交易价格为每吨 485 元人民币 (Chen and Luo, 2024; F. Yang et al., 2024)。

与沿海城市经济发展相关的日益加剧的人为活动已显著改变了沿海红树林栖息地。恢复实践，包括引入秋茄，也影响了中国红树林群落的物种组成、生长和发展 (Li et al., 2026)。深圳的城市红树林集中在三个区域：东冲、深圳湾和珠江口东岸沿海区域。Su 等人 (2025) 比较了深圳的红树林栖息地，发现西湾的植物碳密度较高，而福田的土壤有机碳储存能力更大。

大多数关于红树林碳汇的研究集中在人类干扰有限的偏远地区的自然红树林上。关于城市红树林碳汇动态的系统研究仍然相对稀缺 (Roy et al., 2024; Han et al., 2025; Hu et al., 2025; Qiao et al., 2025)。城市建设对红树林发展及相关碳封存的影响尚未得到系统阐明。我们假设，与不同城市功能区相关的栖息地之间的红树林碳储量会有显著差异。本研究有两个目标：(1) 评估不同城市功能区内城市红树林的植物群落结构、沉积物条件和碳储量；以及 (2) 通过模拟与城市化相关的碳储量变化，探索红树林碳储量与城市功能区之间的相关性。研究结果将为城市红树林碳汇功能的评估提供支持，并为大型城市湿地生态系统的针对性保护、碳封存和碳汇增强策略提供信息。

章节片段

研究地点

在深圳沿海建立了十个调查点 (图 1, 图 S1 和表 S1)。这些地点根据水文特征和红树林分布被分为七个区域。根据周围人为活动的强度，这些区域进一步被归类为工业区、中央商务区 (CBDs) 或生态保护区 (Chai et al., 2019; Zhu et al., 2024)。位于深圳西海岸的前海 - 沙井海区域 (QSSZ) 已经被

红树林湿地中的植物物种

七个区域包含海榄雌、红海榄、木榄、角果木、桐花树、海杧果和秋茄 (表 1)。QSSZ 以秋茄和角果木为特征，而秋茄和海榄雌在 XZ 中占主导地位。TPSZ 支持海榄雌、角果木和秋茄。FMZ 包含海榄雌、红海榄、木榄、角果木和秋茄的多样化组合。DBZ 以红海榄和桐花树占主导地位。

红树林植物物种

近年来，中国深圳红树林的群落组成和发展受到了越来越多的研究关注 (Guan et al., 2021; Su et al., 2025)。在本研究中，优势物种为海榄雌、红海榄、角果木、桐花树和秋茄 (表 1)。位于西部工业区的 XZ 红树林主要由海榄雌和秋茄组成，并显示出相对较低的生态稳定性。海水污染和密集的人类活动

结论

本研究为中国深圳的城市红树林生态系统提供了综合评估。优势物种为海榄雌、红海榄、角果木、桐花树和秋茄。沉积物总氮 (711.8 ± 112.7 至 2821.3 ± 375.2 mg/kg) 与总有机碳 (1.8 ± 0.5% 至 5.9 ± 1.0%) 显著正相关。生态保护区中的古老桐花树群落具有最高的单位面积植物生物量 (2308.0 ± 137.5 t ha^-1) 和植物

CRediT 作者贡献声明

柴民卫：写作 – 审查与编辑，方法论，经费获取，概念化。李越涵：写作 – 初稿，方法论，数据整理

未引用的参考文献

Liao and Chen, 2007; Sun, 2023; Yang et al., 2024。

利益冲突声明

我们声明我们与其他人或组织没有财务和个人关系，这些关系可能会不当地影响我们的工作，也没有任何性质或种类的专业或其他个人利益与任何产品、服务和/或公司有关，这些利益可能被解释为影响本手稿中呈现的立场或评审。

致谢

我们感谢 海南省科技专项基金 (ZDYF2024SHFZ146)、深圳市科技计划项目 (KCXFZ20230731093900001) 以及 国家自然科学基金 (项目编号 42477128) 的资金支持。我们还要感谢北京大学广东红树林工程技术研究中心的同事们在野外调查和数据分析方面提供的帮助。

李越涵|柴民卫

深圳北理莫斯科大学生物系，中国深圳市龙岗区大运新城国际大学园路 1 号 518172