湿地碳汇功能探讨——以泥炭地和沼泽湿地为例

高 欣,王 慧,李国爽,杨 洋

(黑龙江七台河桃山湖国家湿地公园管理处,黑龙江七台河 154600)

据数据统计调查发现，湿地面积占全球面积的4%～6%，虽说这一数据偏小，但是湿地系统碳储量是全球陆地碳储量的12%～24%，由此可以看出湿地系统对全球碳循环有着重要的影响作用。湿地生态系统具有一定的生产力水平，加之其特殊的还原环境，因此在碳储存过程中，湿地碳汇功能较为突出。另外湿地也是甲烷重要排放源，故而湿地生态系统具有碳累计和碳排放双重功能，这也就决定了湿地的碳源和碳汇功能。从上述分析可知，湿地碳源、碳汇功能对全球碳循环有着重要的影响，尤其是在全球变化驱动机制研究逐渐深入的今天，作为重要的碳源或者是碳汇，湿地研究越来越受重视，是当前湿地科学中的研究重点和热点之一。

1 湿地碳汇功能探讨

湿地系统在温室气体二氧化碳和甲烷平衡关系中发挥着重要的作用。首先，湿地作为二氧化碳汇可以利用湿地植物的光合作用将大气中的二氧化碳转化为有机质，待植物死亡后，其残体通过腐殖化作用、泥炭化作用转化为腐殖质和泥炭，以这种形式储存在湿地系统中；其次存在于土壤中的有机质通过微生物矿化分解作用可以产生二氧化碳，同时微生物在厌氧环境下也可以对有机质进行分解产生甲烷，这两种温室气体都会释放到大气系统中去，因此湿地也可成为温室的气体“源”。湿地系统碳循环、温室气体排放受多方面因素的影响，例如植被类型、地下水位以及气候等都会对其造成不同的影响，因而不同湿地系统的碳循环和温室气体排放是存在一定差异的。另外在植物进行光合作用过程中存在碳吸收和呼吸作用产生的碳排放有一种平衡关系，温度和水文周期会对这种平衡关系造成一定的影响，从这一方面分析可知湿地生态系统的源汇是处于一种动态变化过程中的。至于湿地系统究竟是温室气体的源还是温室的气体的汇，主要还是看二氧化碳净汇与甲烷排放之间的平衡关系。

2 泥炭地碳汇功能探讨

泥炭地是世界上分布最为广泛的湿地类型，对全球碳循环和气候变化有着十分重要的影响。有研究学者认为，泥炭地碳储量是陆地碳储量的五分之一，是全球土壤碳储量的三分之一。不同地区泥炭地碳储量和碳通量见表1。在较为寒冷和厌氧环境下，泥炭地净初级生产力累计速度大于分解速度，故而造成有机质累积。而在大气温室气体组分降低活动中，泥炭地的贡献值大小主要受生产和分解物质之间的平衡关系影响，受到环境条件的影响，不同地区的泥炭垂直积累速率是有一定差异的，据相关学者数据统计研究，全球泥炭积累速率在0.2～0.8mm/a范围内。

受到全球气候变化的影响，关于泥炭地碳汇功能的研究越来越多，越来越深入。有研究学者认为，大气中二氧化碳体积分数的增加主要受湿地植物生理生态特性的影响，在这种影响作用下，泥炭地的碳通量增加。另外经研究分析发现，二氧化碳体积分数的增加会对泥炭地植物二氧化碳吸收量造成一定的影响，但是这种影响并不一定都是吸收量增加，经过相当长的时间后，待植物适应这种大气二氧化碳体积分数环境后，吸收量会降低。值得注意的是，随着二氧化碳吸收量的增加，含碳温室气体的排放量也会有一定的提升。例如对某地区泥炭植被进行试验分析发现，当大气二氧化碳体积分数较高时，对生长四个月的植被的各项指标进行测定发现，生物量、氧化氮和二氧化碳的排放量增加显著，但是甲烷的排放量变化并不明显。另外植物与大气二氧化碳体积分数之间的平衡关系还受水文变化的影响。有研究学者研究分析发现，当大气二氧化碳体积分数较高时，湿润年的碳积累量增加明显，而在干旱年碳排放量增加明显。

表1 不同地区泥炭地的碳储量和碳通量

3 沼泽地碳汇功能探讨

为了更好的了解沼泽湿地生态系统碳汇功能情况，下面将以小兴安岭森林沼泽生态系统为例进行详细的说明。研究选择了五种沼泽植被类型，它们分别为毛赤杨沼泽、白桦沼泽、落叶松－苔草沼泽、落叶松－藓类沼泽和落叶松－泥炭藓。通过实验研究分析发现，这五种天然森林沼泽植被净初级生产力在354.42～649.65g/（m2·a）之间，但是不同沼泽类型的植被净初级生产力是存在一定差异的，这种差异的发生于森林沼泽植被的类型和演替阶段有着某种联系。

小兴安岭白桦沼泽、落叶松－苔草沼泽、落叶松－藓类沼泽、落叶松－泥炭藓沼泽生态系统作为大气二氧化碳的吸收碳汇范围为19.99～168.00 g/（m2·a），这个范围符合文献查询标准，而毛赤杨沼泽生态系统作为大气二氧化碳排放碳源范围为65.29g/（m2·a），与Nieveen等人研究结果相比较小。从上述研究分析可知，湿地生态系统是大气二氧化碳“源”的同时也可能是二氧化碳的“汇”。从数据研究结果发现，小兴安岭森林沼泽面积广阔，类型较多，同时其处于全球气候敏感地带，因此在今后的湿地碳汇功能研究过程中，可以将小兴安岭作为研究重点，这对今后小兴安岭湿地生态系统碳平衡研究有着深远的影响作用。

4 湿地碳汇研究展望

湿地对全球碳循环影响意义重大，碳储量丰富。尤其是泥炭地和沼泽湿地碳汇功能不容小觑。湿地植被、温度水分、土壤理化性质、大气二氧化碳浓度以及人为干扰等都会对湿地碳平衡造成影响，从而影响湿地碳储量及碳汇能力。据调查发现，当前对影响湿地碳循环影响因子并未做统一的研究认识，也并未量化各因子在湿地碳储量和碳汇中的系数，对湿地碳汇机制研究还没有形成共同的认识，这对湿地碳汇研究造成了一定的影响。作为一种特殊的湿地类型——泥炭地和沼泽湿地其土壤碳储量研究有一定的难度，例如取样难度大、取样方法多等，且受到各方面因素的影响，土壤取样工具较为简单，专门用于湿地土壤碳储量取样仪器设备不多，相关的行业标准也并未建立起来，这也对湿地碳汇研究产生了一定的影响。

在科学技术发展日新月异的今天，可以充分利用现代化技术开展湿地碳汇研究。例如利用遥感技术对规模较大的湿地进行碳储量和碳汇能力研究。另外土壤空间异性对有机碳的影响也是十分显著的，翻阅相关文献关于湿地土壤有机碳含量和碳储量的垂直分布规律研究比较少，尤其是关于沼泽湿地土壤有机碳重组研究更是凤毛麟角。鉴于此，在今后的研究过程中，必须强化湿地土壤碳储量的分布规律研究、有机碳种类组成及其动态变化等方面的研究。

5 结论

总而言之，作为重要的碳汇——泥炭地和沼泽湿地对大气温室气体浓度的降低具有深刻的影响，同时对缓解全球变暖的现状也具有深刻影响，但是值得注意的是影响湿地系统碳汇功能的因素有很多，例如温度、大气二氧化碳体积分数、N、P等营养因子都会对湿地碳汇功能产生一定的影响，鉴于此，在今后的研究过程中可以以泥炭地和沼泽湿地为研究背景，并构建科学的反馈机制，为湿地开发项目的开展提供参考，同时也为今后湿地碳汇功能研究提供可靠的参考。