濕地系統(tǒng)的生態(tài)作用與全球變暖的關(guān)系研究

劉立剛

（西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明650224）

1 引言

2011年11月28日至12月9日，聯(lián)合國氣候大會在南非德班召開，會議的最終目的仍聚焦在溫室氣體的減排問題上。《京都議定書》第二承諾期的存續(xù)問題，是大會期待解決的首個關(guān)鍵問題。大多數(shù)科學(xué)家認為，大氣中二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等溫室氣體積累會加強溫室效應(yīng)而使地球表面溫度逐年上升，引起全球氣候變化。而這些氣體排放增加的主要原因是人類燃燒富含碳的石化燃料，如煤炭、石油和天然氣等。濕地生態(tài)系統(tǒng)作為世界上最具生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)之一，是溫室氣體的重要來源。

（1）濕地生態(tài)系統(tǒng)是CO2的“源”與“匯”。全球濕地面積約為5.7億hm2，占地球陸地面積的6%。其中，泥炭濕地面積約占濕地總面積的50%。而泥炭濕地容納的碳是熱帶雨林碳貯量的3.0～3.5倍。因而濕地是一個重要的碳庫，對全球碳循環(huán)和抑制以及減緩地球變暖的速度具有重要作用。據(jù)估計，儲藏在不同類型濕地內(nèi)的碳約占地球陸地碳總量的15%［1］。據(jù)研究，僅占地球陸地面積6%的濕地，卻擁有陸地生物圈碳素的35%（約770億t），超過農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（150億t）、溫帶森林（159億t）和熱帶雨林（428億t）。因此，濕地具有強大的固碳能力，在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用，形成了一個巨大的碳匯，對調(diào)節(jié)大氣中二氧化碳濃度具有重要作用。

（2）濕地生態(tài)系統(tǒng)是甲烷（CH4）的重要“源”。甲烷產(chǎn)生于厭氧微生物活動。在厭氧條件下，甲烷菌分解土壤中的有機質(zhì)，產(chǎn)生甲烷；在好氣土壤或土層中，甲烷又被氧化菌所氧化。由于甲烷是在厭氧條件下產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生甲烷的土壤環(huán)境主要是各種類型的沼澤、較淺的水體及水稻田。據(jù)估計全球濕地每年約釋放150Tg（1Tg＝1 000 000t）甲烷，約占每年大氣總甲烷來源的25%。王明星等人估計［2］，1988年我國稻田 CH4排放量約（17±2）×1012g，約占全國CH4總排放量（35±10）×1012g的一半。各種天然濕地的排放量約為212×1012g，約占總排放量的6%左右。

2 濕地系統(tǒng)的影響因素

2.1 對濕地面積和分布的影響

氣候變化會造成全球濕地面積及其時空分布的變化。Brock和 Vierssen［3］，曾經(jīng)研究歐州南部半干旱地區(qū)，水生植物為主的濕地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)，結(jié)果表明：氣溫升高3～4℃，適應(yīng)于水生植物生長的濕地面積在5年之內(nèi)將減少70%～80%，這說明干旱半干旱地區(qū)的濕地對全球變暖是極為敏感的。我國張翼［4］等曾研究氣候變化對東北地區(qū)植被分布的可能影響，在6種氣候情景下（降水增加／減少10%，溫度增高1℃、2℃和3℃），東北地區(qū)草本沼澤的面積都在減少。Scott等人［5］收集的資料顯示，中國71%的濕地都已經(jīng)受到人類活動的威脅，39%的濕地將受到日益嚴(yán)重的威脅。水污染也是人類活動對濕地影響的一個重要方面，快速的工業(yè)發(fā)展意味著污染的不斷加劇，對濕地質(zhì)量的威脅也就越來越大［6］。

2.2 對濕地水文形勢的影響

全球氣候變化使得降水、氣溫、云量等氣候參數(shù)發(fā)生明顯變化，而且會對全球水文循環(huán)過程和區(qū)域水文情勢產(chǎn)生深刻的影響。根據(jù)20世紀(jì)90年代期間國內(nèi)外的研究表明［7～9］，區(qū)域水資源狀況與降雨、氣溫等之間是一種非線性的關(guān)系，也就是說相對較小的降雨和氣溫變化將導(dǎo)致水資源狀況的較大變化。施雅風(fēng)等人的研究表明［10］，自20世紀(jì)50年代以來，我國西北地區(qū)的內(nèi)陸湖絕大部分均向萎縮的方向發(fā)展，有的甚至干涸。許多研究［11］都表明，水文參數(shù)是控制濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)鍵因子，因此濕地水文情勢的變化必然會影響到濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的時空格局。

2.3 對濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響

濕地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性較為豐富，為多種無脊椎動物，冷血和熱血的脊椎動物提供了棲息和繁衍的場所。其基本功能之一就是為動物提供終年的居住環(huán)境，也是一些候鳥越冬的重要生境（取決于濕地的地理位置）。在一些濕地，氣候變化引起的生物群落的變化，有可能導(dǎo)致一些種群的變化（有的種群可能會逐漸消失，有的則會產(chǎn)生新的變種），例如，在塞舌爾，小面積濕地的喪失，有可能造成當(dāng)?shù)嘏佬蓄惡托⌒网B類的滅絕。

2.4 對濕地生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體的影響

氣候變化對濕地水文情勢的影響亦會明顯影響到濕地CH4排放的數(shù)量及歷時，如果濕地變干，則CH4的排放量會有所減少。自然濕地甲烷釋放量變化取決于它們對全球氣候變化的響應(yīng)，溫度升高可以增強甲烷細菌的活動強度，從而增加甲烷釋放量，但它同時會降低土壤含水量和地下水位，導(dǎo)致甲烷釋放量下降。據(jù)估計，北半球高緯度地區(qū)濕地的地下水位隨溫度升高而下降，甲烷釋放量降低，甚至一些濕地變干，轉(zhuǎn)為消耗大氣中的甲烷。

3 保護濕地發(fā)展低碳經(jīng)濟的對策與建議

隨著人口的增長和技術(shù)的進步，濕地生態(tài)系統(tǒng)成為人類活動破壞最嚴(yán)重的生態(tài)系統(tǒng)之一，而農(nóng)業(yè)排水和開墾是濕地喪失的主要原因。濕地是地球上重要的碳儲存庫，其儲碳量占地球陸地碳總量的15%。土地利用的變化改變了濕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的模式，大量溫室氣體被排放，對全球變化產(chǎn)生深遠影響。濕地的保護、恢復(fù)與重建能促進碳積累和減少溫室氣體排放。

（1）合理保護濕地。特別是泥炭地是減緩氣候變化成效最高的方式之一。濕地是重要的“儲碳庫”和“吸碳器”，是氣候變化的“緩沖器”。特別是泥炭地在有效緩解溫室效應(yīng)、應(yīng)對氣候變化方面發(fā)揮著不可替代的功能。在我國，僅若爾蓋濕地儲存的泥炭就高達19億t，平均每公頃碳儲量約4 130t，破壞1hm2這樣的濕地，增加的二氧化碳排放最高可達約1.5萬t。

（2）高度重視森林固碳的重大作用。據(jù)國際能源署的資料表明，2002年中國CO2排放量占全球總量的13%，是世界上CO2排放量第2大國，占世界排放總量比重還在不斷上升。短時間內(nèi)，中國不是發(fā)達國家，仍是世界上最大的發(fā)展中國家，只是工業(yè)化的后來者的現(xiàn)狀不能改變，工業(yè)減排仍將持續(xù)面臨較高難度的情況下，只能充分發(fā)揮我國生物固碳潛力。我國森林面積1.73億hm2，中幼林面積占67.85%，正處在旺盛生長期，具有較強的碳吸收能力和發(fā)展?jié)摿?。通過造林、森林經(jīng)營及保護、濕地保護及荒漠化防治等工程，可以充分挖掘林業(yè)減排增匯潛力。因此，應(yīng)高度重視林業(yè)在內(nèi)的生物固碳措施放在我國應(yīng)對氣候變暖對策中極其重要的位置。

（3）加強濕地恢復(fù)與管理，可以增加濕地的貯碳量。我國首次進行的全國性濕地調(diào)查結(jié)果顯示，全國現(xiàn)有濕地3 848.55萬hm2（不包括水稻田濕地），目前全國僅有近40%的自然濕地納入保護區(qū)。若按濕地保護規(guī)劃，實行“退耕還湖”等措施，恢復(fù)被開墾的0.1億hm2濕地面積30%計算，約可增加固定28.16億t CO2，按持續(xù)100年計算，年均增長固碳能力可達0.28億t CO2。

（4）替代不可再生的原材料，可以大量減排。通過使用可再生的林木產(chǎn)品，替代化石能源密集型的鋼材、水泥和塑料等原材料，減少CO2排放。

（5）大力發(fā)展低碳經(jīng)濟，倡導(dǎo)低碳生活。要減少溫室氣體特別是CO2的排放，就要求我國在經(jīng)濟體制改革中，本著“生態(tài)優(yōu)先”的原則，調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，憑借技術(shù)進步和開發(fā)應(yīng)用新能源等努力，大力發(fā)展低碳經(jīng)濟，在不降低生活水平的前提下，倡導(dǎo)健康、環(huán)保的低碳生活，減少“高碳”式的排放和污染。在外部壓力的作用下可以促進中國轉(zhuǎn)變能源增長和消費模式，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展模式。

（6）加強國際合作。全球氣溫變暖是人類的共同挑戰(zhàn)，需要進行全球治理。在經(jīng)濟全球化的今天，應(yīng)對全球性的發(fā)展問題，僅靠一個國家的努力是遠遠不夠的，還要通過廣泛的國際合作，來共同解決世界性難題，這包括了政治協(xié)商、科學(xué)研究合作、技術(shù)合作、市場合作、人力資源開發(fā)合作等。同時，可以借鑒一些先進經(jīng)驗和做法，如在發(fā)達國家進而在發(fā)展中國家逐步建立“碳排放稅”是另一個有效的辦法，根據(jù)生產(chǎn)者和消費者排出的碳含量征收費用或稅收，專門用于全球性科學(xué)研究、信息收集和發(fā)布、人才培養(yǎng)、潔凈技術(shù)研發(fā)、植樹造林等。

［1］呂憲國，何 巖，楊 青.濕地碳循環(huán)及其在全球變化中的意義，中國濕地研究［M］.長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

［2］王明星.中國CH4排放量的估算［J］.大氣科學(xué)，1993，17（1）：61～62.

［3］Brock Tcm，VierssanW V.Cliamtic change and hydroph te-dom inated communities in inland wetland eco system ［J］.Wetland Ecology and Management，1992（2）：37～49.

［4］張 翼，宋俊果.氣候變化對東北地區(qū)植被分布的可能影響氣候變化及其影響［M］.北京：氣象出版社，1993.

［5］馬敬能.中國生物多樣性保護綜述［M］.北京：中國林業(yè)出版社，1998.

［6］鄧 偉，何 巖，宋新山，等.松嫩平原西部鹽沼濕地水環(huán)境化學(xué)特征［J］.地理研究，2000，19（2）：113～119.

［7］傅國斌，劉昌明.氣候變化對區(qū)域水資源影響的初步分析-以海南島萬泉河為例［J］.地理學(xué)報，1991，46（3）：277～289.

［8］鄧慧平，吳正方，唐來華.氣候變化對水文、水資源影響研究綜述［J］.地理學(xué)報，1996（1）：172～173.

［9］沈大軍，劉昌明.水文水資源系統(tǒng)對全球變化的響應(yīng)［J］.地理研究，1998，17（4）：44～45.

［10］施雅風(fēng)，張祥松.氣候變化對西北干旱區(qū)地表水資源的影響和未來趨勢［J］.中國科學(xué)，1995，25（9）：95～96.

［11］Gosselink J G，Turner R E.The role of hydrology in freshwater wetland ecosystem［C］.／／Good R E，Wigham D，Simp son R L（eds）.Freshwater Wetland 2Ecological Processes and Management Potential.New York：Acamemic Press，1978.