华南植物园发现植物入侵产生的蓝碳增汇可弥补因土地利用造成的碳损失

       盐沼湿地作为典型的滨海蓝碳生态系统，是全球蓝碳碳汇的主要贡献者之一。盐沼湿地广泛分布于中国滨海区域，据估计我国的盐沼湿地土壤碳储量为7.5 0.6 Tg，平均碳沉积速率 (CAR) 达到201 g C m^-2 yr^-1，高于全球平均水平 (168 g C m^-2 yr^-1)。然而，近几十年来，由于植物入侵和土地利用的改变，我国盐沼湿地的景观分布格局发生了巨大的变化。这些过程都极大地改变了盐沼湿地的面积分布和物种组成，从而对滨海湿地碳储量和碳埋藏产生深远的影响。
       中国科学院华南植物园海岸带生态系统过程与环境健康研究组为了探究在双重因子（植物入侵和人类活动）的驱动下，盐沼湿地过去的几十年里景观格局及其碳汇功能的变化。中国科学院华南植物园海岸带生态系统过程与环境健康研究组以盐城滨海湿地为研究对象，综合运用遥感分类与数据整合的方法，研究了1982-2021年间来植物入侵和人类围垦在时空尺度上对盐城盐沼湿地蓝碳碳汇功能的影响。
       研究结果发现，过去四十年来，外来植物互花米草（Spartina alterniflora）的入侵大大增加了盐城区域的蓝碳储量，这主要与互花米草在光滩上的扩张以及该植物所具有的高效固碳能力相关。从土地利用转移矩阵来看，互花米草较少直接入侵本土植物覆盖的盐沼湿地，而是其在光滩的定植和扩张减少了海水的盐分输入，从而改变了本土植物之间的种间竞争。我国特有的“红海滩”——盐地碱蓬（Suaeda salsa）湿地面积由于土地围垦和本土物种芦苇（Phragmites australis）的侵占而大幅减小，其面积减幅达到了90%。芦苇湿地面积前期被人类围垦所大量占据，但其通过侵入盐地碱蓬湿地而得到很好的抵消，因此芦苇湿地的面积在过去四十年间没有太大的变化（图1）。最终对碳汇的核算表明：过去四十年间，盐城盐沼湿地的总面积减少了43.09 km²，但由互花米草入侵带来的蓝碳增益超过了土地围垦和盐地碱蓬湿地丧失导致的碳损失（图2）。
       该研究表明滨海蓝碳的碳汇功能很大程度上受盐沼植被覆盖的调控，而向海侧的互花米草入侵光滩有利于盐沼湿地碳固存。类似的生物入侵与植被演替过程可能适用于世界其他地区，对蓝碳碳汇研究和盐沼时空变化具有重要的研究意义。文章建议制定环境管理措施来平衡互花米草的生态负面影响及其强大的碳固存能力是一项复杂的挑战，需要付诸更多的实践以系统评估其综合生态效应。
       相关研究成果已近期在线发表在国际专业期刊Carbon Research（《碳研究》）。华南植物园博士研究生周金戈为论文第一作者，王法明研究员为论文通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金、广东省重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金、中国科学院基础研究青年团队和青年创新促进会等项目的共同资助。论文链接：https://doi.org/10.1007/s44246-023-00070-4