沼澤碳匯

劉寧

沼澤是在多水條件下形成的特殊生態(tài)系統(tǒng)。泥炭則是沼澤特有的有機(jī)產(chǎn)物。儲存著大量的碳元素。是碳循環(huán)的重要參與者。

有明顯的潛育層

我們生活的地球有諸多形態(tài)各異的自然景觀，沼澤就是其中之一。如今學(xué)者們對于沼澤的定義還有一些分歧，一般狹義上的沼澤僅指泥炭沼澤，而廣義上的沼澤還包含無泥炭沼澤。中國學(xué)者根據(jù)中國所有類型沼澤的特征，認(rèn)為沼澤是一種特殊的自然綜合體，具有3個基本特征：（1）受淡水或咸水影響，地表經(jīng)常過濕或有薄層積水。（2）生長沼生和部分濕生、水生或鹽生植物。（3）有泥炭層積累或無泥炭積累而僅有草根層和腐殖質(zhì)層，但土壤剖面中均有明顯的潛育層。

中國是世界上沼澤最豐富的國家之一，有沼澤約2173.29萬公頃，全國各地均有分布。東北的興安嶺、長白山和三江平原有大量集中的沼澤，素有“北大荒”“棒打狍子瓢舀魚”等說法。位于青藏高原東北部的若爾蓋沼澤更是大名鼎鼎，當(dāng)年中國工農(nóng)紅軍長征在這里“過草地”時留下了許多膾炙人口的事跡。北疆山地中也有如博斯騰湖區(qū)這樣面積較大的沼澤。但除了這些沼澤集中分布區(qū)域外，中國其他地區(qū)的沼澤大多面積較小且分布零散。

沼澤的形成是多方面因素共同作用的結(jié)果，有地質(zhì)地貌、氣候、水文、植被和土壤這些自然因素，也有人為因素。人類采伐森林形成的采伐跡地沼澤化，修建水庫和水利沒施導(dǎo)致的沼澤化，都是較為常見的沼澤化過程。由人類活動造成的沼澤特點(diǎn)是分布較廣但面積小、數(shù)量少。

由于沼澤形成原因復(fù)雜，類型較多，日前國際上還沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)者們從各自的專業(yè)角度出發(fā)，建立了不同的分類體系。目前國內(nèi)外沼澤分類大致有單要素分類、應(yīng)用分類和綜合分類3種。單要素分類可以按照水源補(bǔ)給分為大氣降水沼澤和潛水沼澤，按照有無泥炭積累分為泥炭沼澤和潛育沼澤，按照植被特征劃分成多個植被沼澤組等。應(yīng)用分類是根據(jù)某種應(yīng)用方面的需求來對沼澤進(jìn)行分類，以便開發(fā)利用和保護(hù)。綜合分類是根據(jù)沼澤成因、發(fā)育過程、理化件質(zhì)、植被類型等綜合指標(biāo)擬定的分類系統(tǒng)，是多級分類。

是資源也是景觀

沼澤是自然資源的寶庫，其中蘊(yùn)含的水土資源、生物資源和泥炭資源都是非常珍貴的，同時沼澤獨(dú)有的自然景觀也是相當(dāng)優(yōu)質(zhì)的旅游資源。

沼澤是在多水的條件下形成的，沼澤中的泥炭層也有很強(qiáng)的持水能力，使沼澤具有豐沛的水資源。沼澤水富含腐殖質(zhì)和有機(jī)酸等有機(jī)物，一般偏酸性，雖然不適合飲用，但是可以作為農(nóng)業(yè)供水的水源。此外，沼澤由于持水能力強(qiáng)，具有蓄水、調(diào)節(jié)氣候和河川徑流的功能。

四川省阿壩縣的曼扎塘濕地位于阿壩縣東北部，是黃河水系源頭涵養(yǎng)區(qū)高原濕地，也是中國最大的高原濕地——若爾蓋草原濕地的主要組成部分。河水在濕地中緩緩流向遠(yuǎn)處地平線，勾勒出草原濕地的壯闊美景。

沼澤是一種特殊的生態(tài)系統(tǒng)，為許多特有動植物創(chuàng)造了有利的生長條件。中國有約1600余種沼澤植物，包含蘆葦?shù)壤w維植物，香蒲、泥炭蘚等藥用植物和越橘、杜香等食用或香料植物等幾個具有較高價值的植物類型。沼澤還是魚類和各種水鳥的柄息地，中國的沼澤有鶴、鸛、鷺、雁等水鳥約15科160余種。沼澤中還有麝鼠這種能出產(chǎn)珍貴毛皮和香料的高價值獸類。沼澤生物既有極高的經(jīng)濟(jì)價值，也有作為物種基因庫的科研價值。

泥炭是沼澤特有的有機(jī)產(chǎn)物，是沼澤環(huán)境中植物殘體在復(fù)雜條件下形成的，能作為肥料，也能提取出多種藥用物質(zhì)，還能作為廉價的吸附材料用以凈化水體。但泥炭也是沼澤能儲存大量碳元素的關(guān)鍵所在，因此在開發(fā)時需注意造成的生態(tài)影響，以免沼澤碳匯功能退化。

多數(shù)天然沼澤是碳的凈匯

沼澤，特別是北半球的泥炭沼澤，是全球碳循環(huán)的重要參與者。沼澤是二氧化碳匯，沼澤植物通過光合作用將大氣中的碳儲存在體內(nèi)后，在沼澤的特殊環(huán)境下泥炭化，將大氣中的碳以泥炭這種較為穩(wěn)定的形式儲存下來。但沼澤又是甲烷源，各類產(chǎn)甲烷菌會分解富含有機(jī)質(zhì)的沼澤土，并向大氣中釋放甲烷。甲烷是一種很強(qiáng)的溫室氣體，造成的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。因此沼澤究竟是碳源還是碳匯，對溫室效應(yīng)究竟是正面還是負(fù)面影響，取決于其二氧化碳凈匯和甲烷釋放之間的動態(tài)平衡，這個平衡受沼澤植被、水義條件等影響。

沼澤中的碳元素主要儲存在泥炭和植物中，泥炭中儲存的碳約占98.5%，而植物中儲存的碳僅占1.5%。泥炭層達(dá)到一定厚度的沼澤就可稱為泥炭地，全球范圍內(nèi)多數(shù)沼澤都是泥炭地（但中國情況特殊，有大量沼澤處于較低緯度上，是無泥炭積累的潛育沼澤）?，F(xiàn)有統(tǒng)計(jì)表明泥炭地大約覆蓋了5%的陸地面積，占全球濕地面積的50%-70%，因此對沼澤碳匯的研究大多集中在泥炭地。泥炭地的碳匯可由其泥炭積累速率反映，但是泥炭地碳累積是一個長期過程，無法直接測量出距今千年、萬年前的碳吸收與釋放，只能通過問接手段估算泥炭地在歷史時期的碳積累?？茖W(xué)家通過計(jì)算不同深度泥炭層的年齡來估算泥炭積累速率，首先將各個國家和地區(qū)的泥炭地分布信息匯總成泥炭地分布圖，在確定了泥炭分布后，采用碳14測年法測定泥炭的年齡，并以此推算泥炭的積累速率。推算出的數(shù)據(jù)經(jīng)過頻率直方圖等方法進(jìn)一步校準(zhǔn)，并與同一地區(qū)的泥炭地做橫向?qū)Ρ?，得出區(qū)域均值，以此分析泥炭的積累速率、泥炭地面積的擴(kuò)張情況等。除此之外，測定泥炭地植物的光合、呼吸作用來計(jì)算凈初級生產(chǎn)力，再計(jì)算泥炭地的分解作用，通過這些數(shù)據(jù)反映的泥炭地二氧化碳通量及甲烷通量，也可以估算泥炭地的碳通量，進(jìn)而估算泥炭地的碳累積速率。

有許多學(xué)者都對泥炭地的碳儲量進(jìn)行過估算，得出一個較權(quán)威的結(jié)果：當(dāng)今北方泥炭地碳儲量約547吉噸，熱帶泥炭地碳儲量約50吉噸（1吉噸=10噸9平方），全球泥炭地的碳儲量約為陸地碳庫的1/3。對于泥炭地碳儲量的估計(jì)值在不同文獻(xiàn)中有一定差異，但總體而言是相似的。雖然泥炭地的碳匯強(qiáng)度隨著時間推移會有很大的變化，但是現(xiàn)有的研究仍然表明，整個全新世期間泥炭地積累的碳超過600吉噸，以百年為單位的長期持續(xù)碳匯也超過5吉噸。盡管沼澤有釋放甲烷的情況，但多數(shù)沼澤的二氧化碳同定都遠(yuǎn)大于甲烷釋放，碳作為有機(jī)質(zhì)大量儲存在沼澤的土壤中。在這種情況下，多數(shù)天然沼澤都是碳的凈匯，對減少大氣中溫室氣體有正面的貢獻(xiàn)。

氣候變化是否影響沼澤碳匯

全球氣候變化是一個當(dāng)前的熱門問題，在北半球表現(xiàn)為普遍的變暖現(xiàn)象，高緯度地區(qū)溫度增幅尤其明顯。而在全球變化中溫度顯著升高的北方地區(qū)恰好是泥炭地分布最密集的地區(qū)，泥炭地碳匯受氣候變化影響是相當(dāng)大的。

能影響沼澤碳匯的氣候變化主要體現(xiàn)在氣溫升高和大氣二氧化碳濃度提高上，這些因素對沼澤碳匯的影響是多方面的：影響植物的光合作用與呼吸作用，影響植物與大氣問的碳循環(huán)，甲烷菌、放線菌等微生物活動變化，沼澤甲烷釋放隨著溫度升高而增加，永久凍土層發(fā)生變化，土壤的氧化與還原受到影響，氣溫、降水等改變影響地表徑流，進(jìn)而影響水義環(huán)境。這些因素都會改變沼澤與大氣之間碳循環(huán)的動態(tài)平衡，沼澤有可能同定更多的碳，碳匯作用增強(qiáng)，也可能釋放更多的碳，從碳匯轉(zhuǎn)為碳源。

氣候變化對沼澤碳匯的影響會因地區(qū)的其他環(huán)境因素而變化，如芬蘭就在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在大氣二氧化碳濃度升高的情況下，濕潤年份的碳累積會增加并補(bǔ)償因甲烷排放增加帶來的溫室效應(yīng)，而干旱年份則會出現(xiàn)碳累積減少、甲烷排放增加的情況。該實(shí)驗(yàn)反映碳匯處于二氧化碳濃度與水文條件的共同影響下，兩者需要綜合考慮。

正因?yàn)闅夂蜃兓瘜φ訚商紖R的影響十分復(fù)雜，目前學(xué)者們對于未來氣候變化對沼澤碳匯的影響持不同的意見。有學(xué)者認(rèn)為溫度升高對泥炭地碳儲量的影響很小，也有學(xué)者認(rèn)為未來氣溫升高會導(dǎo)致北方泥炭地退化，沿海泥炭地被上升的海平面淹沒，最終使泥炭地排放的溫室氣體增加，轉(zhuǎn)化為碳源。還有學(xué)者指出氣候變化會導(dǎo)致自然火災(zāi)發(fā)生的頻率增大，火災(zāi)會使原本儲存在沼澤中的碳燃燒成為二氧化碳，從而導(dǎo)致溫室氣體釋放增多?？傊?，氣候變化對沼澤碳匯的影響與機(jī)制仍未完全探明，在將來的許多年里都會是一個熱門的科學(xué)問題。

沼澤是在多水的條件下形成的。沼澤中的泥炭層也有很強(qiáng)的持水能力。使沼澤具有豐沛的水資源。具有蓄水、調(diào)節(jié)氣候和河川徑流的功能。沼澤水富含腐殖質(zhì)和有機(jī)酸等有機(jī)物。司作為農(nóng)業(yè)供水的水源。