蘇州濕地碳匯計(jì)量方法學(xué)研究

邢 瑋 于才芷 魏裕宇 逄顏冰 葛之葳,3* 薛建輝,4

（1 南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210037；2 江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院，江蘇 南京 211153；3 南京林業(yè)大學(xué)碳中和研究中心，江蘇 南京 210037；4 江蘇省中科院植物研究所，江蘇 南京 210014；5 江蘇鹽城濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，江蘇 鹽城 224000）

濕地是位于水體與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，濕地類型豐富，廣泛分布于不同海拔和氣候區(qū)（莊惠鈞等, 2020）。濕地面積占全球陸地面積的5%～8%,其土壤碳儲量占全球陸地土壤碳儲量的20%～30%。濕地不僅是生物圈中重要的碳匯，也是重要的CH4排放源，約占全球CH4總排放的20%～30%（楊元合等, 2022），濕地生態(tài)系統(tǒng)在全球陸地碳循環(huán)中起著舉足輕重的作用。此外，濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯過程較易受到氣候、土地利用形式等影響，濕地碳循環(huán)過程十分脆弱。濕地的碳匯功能主要是通過濕地土壤沉積物和植物對碳的捕獲及封存而實(shí)現(xiàn)，濕地植物通過光合作用吸收大氣中的Co2形成植物碳庫。同時(shí)，植物在生長過程中也通過呼吸作用釋放植物殘?bào)w和土壤中的碳，也可以通過微生物的呼吸作用以Co2和甲烷的形式釋放進(jìn)入大氣。

蘇州地處長江三角洲地區(qū)，境內(nèi)河湖密布，是中國典型的水網(wǎng)地區(qū),孕育了豐富多樣的濕地類型（史琦潔等, 2020）。當(dāng)前，國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)碳匯大多從自然科學(xué)的視角出發(fā)，研究多聚焦于森林生態(tài)系統(tǒng)的碳密度及碳匯研究（許煉烽等,2013）、海洋生態(tài)系統(tǒng)固碳能力估算（石洪華等,2014）、土壤有機(jī)碳密度特征及固碳速率研究（董林林等, 2014），以及碳儲量的穩(wěn)定性與陸地碳匯碳源之爭。目前對濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力的研究較少，且濕地碳匯計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。因此，構(gòu)建碳匯計(jì)量的方法學(xué)原則和科學(xué)思路尤為重要，蘇州濕地碳匯的年際變化規(guī)律對地區(qū)濕地碳匯能力的提升具有較大作用。

1 蘇州濕地資源概況

蘇州地處地勢平坦的太湖平原，濱江臨湖，境內(nèi)河網(wǎng)密布，湖泊眾多。地理位置119°55′—121°20′E，北30°47′—32°02′N，位于北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖潮濕，氣候多雨，季風(fēng)特點(diǎn)明顯，四季清明，孕育的濕地資源類型豐富多樣，涵蓋湖泊濕地、河流濕地、沼澤濕地、人工濕地等濕地類型。目前全市濕地面積49.2 萬hm2，占全市國土面積的57.8%。近年來，蘇州保護(hù)能力不斷提升，全市新增受保護(hù)濕地面積1.33 萬hm2，自然濕地保護(hù)率、濕地保護(hù)率分別提升至70.4%、55.4%，均躍居全省第一（謝玉潔, 2014）。蘇州濕地在調(diào)節(jié)區(qū)域氣候和碳匯功能具有較好的碳儲量穩(wěn)定性（李威等,2022）。

2 濕地碳匯計(jì)量方法學(xué)

濕地碳匯計(jì)量是保護(hù)濕地資源和增匯技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提條件,其重要性和緊迫性已逐步被科學(xué)家所認(rèn)識。目前我國濕地有機(jī)碳庫計(jì)量技術(shù)尚不完善，基于蘇州濕地碳匯的重要性與濕地碳匯過程的復(fù)雜性，正確引導(dǎo)濕地科學(xué)管理，首先須選擇適宜的碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量濕地碳匯，探索濕地碳儲量與碳匯穩(wěn)定性的平衡。

2.1 國內(nèi)外濕地碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)及其適用范圍

現(xiàn)總結(jié)了國內(nèi)外一些濕地碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布部門及其適用范圍，不同的碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)適用的地區(qū)與生態(tài)系統(tǒng)類型各不相同（表1）。

表1 國際濕地碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)Table 1 International wetland carbon sink accounting standard

我國濕地碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)主要有：海洋碳匯核算方法 (HY/T 0349-2022)（中華人民共和國自然資源部, 2021）；紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力評估技術(shù)規(guī)程（DB45/T 1230-2015）（廣西壯族自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, 2015）；濕地碳匯方法學(xué)（大自然保護(hù)協(xié)會TNC, 2018）；濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳量評估技術(shù)規(guī)程（廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, 2021）；紅樹造林碳匯計(jì)量與監(jiān)測方法學(xué)（廣州碳排放權(quán)交易中心, 2022）。

2.2 濕地碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)分類

根據(jù)碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，將濕地碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)分為以下3 大類：

1）適用于紅樹林以及其他更多林業(yè)方法的碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)?！都t樹林碳匯計(jì)量方法》《紅樹造林碳匯計(jì)量與監(jiān)測方法學(xué)》《紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力評估技術(shù)規(guī)程》《海岸帶藍(lán)碳：紅樹林、鹽沼和海草床碳儲量與釋放因子評估方法》。

2）兼顧濕地與林業(yè)的碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)。《密西西比三角洲退化三角洲濕地恢復(fù)》《加州三角洲和沿海濕地的恢復(fù)》。

3）僅適用于濕地的碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)?！对跐竦厣祥_展的小規(guī)模造林和再造林項(xiàng)目》《濕地碳匯方法學(xué)》《濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳量評估技術(shù)規(guī)程》。

濕地核算碳匯標(biāo)準(zhǔn)是國家基礎(chǔ)性制度的技術(shù)支撐，是以技術(shù)、科學(xué)和經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為基礎(chǔ)形成的，可為碳匯統(tǒng)計(jì)過程提供規(guī)則和指南。不同的濕地碳匯計(jì)量方法學(xué)有不同的優(yōu)點(diǎn)，例如《海洋碳匯核算方法》是為了海洋碳匯系統(tǒng)分類和技術(shù)優(yōu)化組合，主要解決了海洋碳匯定義和量化這兩個關(guān)鍵性問題。依據(jù)蘇州濕地資源的類型特點(diǎn)，本文采用《在濕地上開展的小規(guī)模造林和再造林項(xiàng)目》碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)和《灘涂濕地和海草修復(fù)方學(xué)》標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量蘇州濕地碳匯。

3 蘇州濕地碳匯動態(tài)評估

3.1 蘇州濕地碳匯計(jì)量方法選擇原則分析

1）蘇州濕地碳匯過程容易受到人為活動的影響，具有特殊的濕地土壤特征、水文特征以及氣候作用過程，形成了具有區(qū)域特色的濕地生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境要素。每一種因素的改變,都或多或少地影響濕地生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)，當(dāng)水文受到自然或人為干擾時(shí),濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性會受到一定程度的破壞,影響生物群落的結(jié)構(gòu)，因此，不能盲目強(qiáng)調(diào)人工促進(jìn)碳匯。

2）濕地的保護(hù)意識漸漸增強(qiáng)，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展與濕地保護(hù)之間存在一定的矛盾，如何取得兩者之間的平衡，提高人們保護(hù)生態(tài)與環(huán)境的主動性，實(shí)現(xiàn)自然生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，是我們需要努力的目標(biāo)。濕地治理應(yīng)結(jié)合碳匯計(jì)量方法得出的數(shù)據(jù)，制定合理的規(guī)劃政策，實(shí)現(xiàn)濕地保護(hù)與合理利用的有機(jī)統(tǒng)一。蘇州濕地的總體規(guī)劃還是以保護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)為主,與濕地觀光、體驗(yàn)游覽、娛樂度假等休閑方式相結(jié)合，最終形成類型豐富的大型多元綜合旅游景區(qū)。不僅充分利用濕地資源創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更為自然濕地文化的傳播與保護(hù)起到促進(jìn)作用。

3）不同碳匯計(jì)量方法學(xué)數(shù)據(jù)獲取的難易程度與成本各不相同，在蘇州濕地碳匯動態(tài)評估過程中，需依托蘇州濕地類型特點(diǎn)，根據(jù)成本最低的濕地保護(hù)面積來計(jì)算碳匯。

3.2 蘇州市濕地植被特征

植被是陸地表面生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，是聯(lián)結(jié)大氣圈、生物圈、水圈和巖石圈的橋梁，其變化具有空間上的復(fù)雜性與時(shí)間上的多樣性。歸一化植被指數(shù)(NDVI)與植被葉綠素、植被覆蓋率和葉面積指數(shù)等緊密相關(guān)，故NDVI 常用于植被覆蓋變化等研究（徐勇等, 2022）。蘇州市太湖流域地形以平原為主，丘陵和山地為輔，地勢中間低兩邊高(王丹, 2010)。從北向南丘陵山地現(xiàn)存的自然植被組成類型漸趨復(fù)雜，常綠樹種逐漸增多。北部山區(qū)丘陵氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū),生長北亞熱帶性植被，應(yīng)該采取《灘涂濕地和海草修復(fù)方學(xué)》與《在濕地上開展的小規(guī)模造林和再造林項(xiàng)目》這兩種計(jì)量方式比較合適。我們統(tǒng)計(jì)了2010—2020 年蘇州太湖濕地生態(tài)系統(tǒng)植被NDVI 值，從2010 年開始，蘇州太湖濕地植被NDVI 值總體呈上升趨勢；并在2019 年NDVI 值達(dá)到了70%，說明隨著年份增加，蘇州濕地植被覆蓋效果增強(qiáng)（Wu et al., 2023）。

3.3 蘇州市自然濕地保護(hù)率

自然濕地保護(hù)率是指受保護(hù)的自然濕地面積占自然濕地總面積的百分比，該指標(biāo)有利于綜合反映濕地保護(hù)狀況，增強(qiáng)濕地生態(tài)功能。根據(jù)蘇州濕地年鑒數(shù)據(jù)，得到了2010—2020 年蘇州市自然濕地保護(hù)率的歷年變化。從2010 年開始，蘇州市自然濕地保護(hù)率逐漸增加，特別是2013—2014 年自然濕地保護(hù)率變化幅度最大，增加11.9%；2014 年以后，自然濕地保護(hù)率基本平穩(wěn)，維持在50%～60%左右。

3.4 植被覆蓋率與濕地保護(hù)率相關(guān)性分析

以濕地自然保護(hù)率為橫坐標(biāo)，濕地植被覆蓋率為縱坐標(biāo)，做出濕地植被覆蓋率與濕地保護(hù)率相關(guān)性分析圖（圖1）。從圖1 可看出：隨著蘇州市自然濕地保護(hù)率的增加，濕地植被覆蓋率呈增加趨勢（圖1），說明蘇州市濕地面積以及保護(hù)率都在逐年上升，近10 年蘇州市濕地修復(fù)工程與保護(hù)力度在逐年加大，這對于蘇州市濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能必然起到正向的促進(jìn)作用。

圖1 自然保護(hù)率與濕地植被覆蓋率相關(guān)圖Fig.1 Correlation between nature conservation rate and wetland vegetation cover

3.5 濕地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量

由于鄱陽湖與蘇州太湖均為淡水湖，兩地氣候相似，且湖泊面積與最大深度十分接近，以鄱陽湖近10 年來的濕地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量作為蘇州近10 年來的碳匯單位面積增量的參照。綜合分析了鄱陽湖2010 年、2015 年和2020 年碳儲量與濕地面積變化情況（衛(wèi)澤柱等, 2023），計(jì)算得出相關(guān)蘇州太湖類似淡水湖泊濕地單位面積（hm2）的平均碳儲量。單位面積的平均碳儲量計(jì)算公式如下：

式中：M 為濕地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量（t），S 為濕地面積（hm2）。計(jì)算可得濕地單位面積（hm2）的平均碳儲量為69.96 t。

3.6 蘇州濕地碳匯動態(tài)評估

濕地碳匯過程的復(fù)雜性較高，碳匯能力是其高生產(chǎn)力與較高的碳累積及較低的碳排放過程所決定，但這些過程可能受到植被組成、濕地類型和水文特征等因素的影響。濕地作為一個水陸相互作用形成的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)，具有季節(jié)性或常年積水、生長或棲息喜濕動植物和土壤發(fā)育潛育化3 個基本特征。其中，影響濕地碳匯過程復(fù)雜性的因素主要有以下3個方面：1）化學(xué)因素。優(yōu)勢——沉積過程顯著，加上厭氧限制，碳封存效果明顯；劣勢——敏感性高，蘇州地區(qū)濕地干擾頻繁，干擾后容易加速釋放甲烷和氧化亞氮，不科學(xué)的管理和開發(fā)會對碳中和目標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響。2）生物因素。蘇州濕地富營養(yǎng)化過程帶來的藍(lán)藻爆發(fā)，也具有碳匯效益，但不能作為增匯手段，需要合理的濕地管理；通過環(huán)湖防護(hù)林帶的碳匯效益來增加整體碳周轉(zhuǎn)時(shí)間。3）氣候因素。蘇州屬亞熱帶季風(fēng)氣候，季風(fēng)的盛行導(dǎo)致風(fēng)浪不斷侵蝕與沖刷蘇州湖泊的湖岸，加上湖岸地表上的基層巖石較少，限制了湖崖的發(fā)育。久而久之，湖岸侵蝕導(dǎo)致湖岸漸漸坍塌，湖盆的形狀逐步擴(kuò)大，進(jìn)一步導(dǎo)致了湖岸形態(tài)的多邊形形態(tài)，從而影響濕地碳匯過程。

蘇州統(tǒng)計(jì)局公布的年鑒數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知2010—2020 年蘇州市濕地面積的變化。利用上文已知濕地單位面積的碳儲量為69.96 t/hm2，可得到蘇州濕地碳儲量隨時(shí)間變化圖（圖2）。從圖2 可知：蘇州市濕地碳儲量逐年增加，碳匯潛力巨大。以圖2 第一個點(diǎn)（蘇州2010 年濕地碳儲量）190.01 萬t 為基準(zhǔn)，計(jì)算每年的碳儲量與基準(zhǔn)的差，得到蘇州濕地2010—2020 年的碳增量。

圖2 蘇州濕地碳儲量隨時(shí)間變化圖Fig. 2 Carbon storage in Suzhou wetland over time

從2010 年開始，蘇州濕地碳增量均為正值且逐年增加（圖3）。按照《低碳發(fā)展藍(lán)皮書：中國碳排放權(quán)交易市場報(bào)告》正式發(fā)布報(bào)告顯示，截至2022 年底，全國碳交易市場碳排放配額累計(jì)成交量約2 ～3 億t，累計(jì)成交額約104 億元；由此可得平均碳匯價(jià)值為47.27 元／t。以此計(jì)算可得2011—2020 年蘇州濕地碳匯效益，蘇州濕地碳匯隨時(shí)間逐漸增大，表明在優(yōu)越的自然優(yōu)勢與合理的濕地管理政策下，蘇州市濕地碳匯效益累年顯著增加，2020年碳匯已達(dá)63 434.76 萬元，說明蘇州市濕地碳匯治理效果顯著（表2）。

圖3 蘇州濕地碳增量隨時(shí)間變化趨勢Fig. 3 Carbon increment trend of Suzhou wetland over time

表2 蘇州濕地歷年碳匯效益Table 2 Carbon sink benefits of Suzhou wetland over the years

4 小結(jié)

作為中國典型的水網(wǎng)地區(qū),蘇州孕育了豐富多樣的濕地類型，合理的生態(tài)保護(hù)政策可有效保障濕地的固碳能力，蘇州實(shí)施了有效的濕地生態(tài)保護(hù)政策，提升了濕地自然保護(hù)率，具有較好的碳儲量穩(wěn)定性 ；濕地碳匯效益增加，濕地碳匯治理效果顯著，在全國范圍內(nèi)有很好的示范作用。濕地碳匯可緩解全球氣候變暖，也可維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。選擇合適的碳匯計(jì)量方法對蘇州市濕地碳匯進(jìn)行估算，發(fā)現(xiàn)蘇州市碳匯潛力巨大。蘇州市可保持自然優(yōu)勢，把握碳匯機(jī)會，建議進(jìn)一步細(xì)化碳庫的計(jì)量，構(gòu)建區(qū)域協(xié)同發(fā)展綜合區(qū)，開展生態(tài)碳匯產(chǎn)品價(jià)值轉(zhuǎn)化工作。