中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 全世界所有生物捕獲的碳，55%由海洋生物捕獲；人類活動排放的二氧化碳（CO₂），約25%由海洋吸收，由此可見海洋是地球上巨大的碳庫。其中，海岸帶僅占全球海洋面積的0.2%，但其沉積物中埋藏的碳可占全球海洋沉積物碳儲量的50%；且又以鹽沼、紅樹林和海草床3種生態(tài)系統(tǒng)類型為主，能夠捕獲和儲存大量的碳并將其長期埋藏在土壤或沉積物中，故被稱為海岸帶藍碳（coastal blue carbon）。近10年的研究表明，除鹽沼、紅樹林和海草床以上3種由被子植物為基礎(chǔ)的生境，大型海藻的固碳作用可能也是海洋沉積物碳的重要產(chǎn)生途徑，因此大型海藻也常被列為第4類海岸帶藍碳來源。這些海岸帶藍碳生態(tài)系統(tǒng)具有高生產(chǎn)力、高捕獲力、良好保存條件、低甲烷（CH₄）排放以及長時間尺度不飽和的特性，使得海岸帶土壤碳埋藏速率是陸地生態(tài)系統(tǒng)的幾十到上千倍。

海岸帶藍碳的產(chǎn)生過程包括內(nèi)源碳匯和外源碳匯2部分（圖1）。內(nèi)源碳匯主要為植物光合碳過程主導(dǎo)的垂向碳儲存，與陸地生態(tài)系統(tǒng)相似；外源碳匯是通過徑流和潮流等外部水—沙所攜帶的陸源和海源有機質(zhì)，在輸入—輸出平衡下沉積的橫向碳儲存。在未來氣候變暖和海平面上升的背景下，一方面，大氣CO₂增加、氣溫升高和適度的海平面上升都能提高植物生產(chǎn)力和土壤沉積物厚度，從而進一步提高海平面上升時海岸帶生態(tài)系統(tǒng)植被的生存能力，增加內(nèi)源碳匯；另一方面，加速的海平面上升和氣候變暖導(dǎo)致生產(chǎn)力的增加大于土壤有機質(zhì)衰減率的幅度，進而促進了土壤沉積物中有機質(zhì)積累，增加外源碳匯。因此，海岸帶藍碳生態(tài)系統(tǒng)可能在未來仍具有較高的碳匯功能和固碳潛力，這將成為緩解全球氣候變化的長期解決方案之一。

鑒于鹽沼、紅樹林、海草床等海岸帶生態(tài)系統(tǒng)具有重要的藍碳功能，2018年聯(lián)合國氣候變化大會第24次締約方大會把藍碳碳匯列為應(yīng)對氣候變化六大措施之一。我國在《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設(shè)的意見》《全國海洋主體功能區(qū)規(guī)劃》等文件中都對發(fā)展藍碳作出部署，并相繼發(fā)起“21世紀(jì)海上絲綢之路藍碳計劃”“全球藍碳十年倡議”，提倡充分發(fā)揮海岸帶藍碳的作用。但是，以往的海岸帶生態(tài)保護和修復(fù)工程忽視了藍碳固碳增匯技術(shù)，亟須建立海岸帶生態(tài)保護修復(fù)與固碳增匯協(xié)同增效的技術(shù)體系。本文提出了海岸帶生態(tài)系統(tǒng)藍碳的增匯理念，重點圍繞土壤碳減排技術(shù)、植物固碳增匯技術(shù)、土壤微生物固碳技術(shù)、碳沉積埋藏技術(shù)4個關(guān)鍵技術(shù)，探索海岸帶生態(tài)系統(tǒng)藍碳增匯技術(shù)體系與途徑，并指出海岸帶藍碳增匯技術(shù)的未來研究方向，以期為制定海岸帶藍碳增匯方案和提升碳匯功能提供理論和技術(shù)支持，在增加生態(tài)碳匯能力和實現(xiàn)碳達峰碳中和目標(biāo)中發(fā)揮積極作用。

海岸帶生態(tài)系統(tǒng)藍碳減排增匯

全球海岸帶生態(tài)系統(tǒng)減排增匯技術(shù)主要通過退化生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)來實現(xiàn)，具體包括4方面技術(shù)。①土壤碳減排技術(shù)。實施水文連通、恢復(fù)潮汐作用，以保持淹水條件和厭氧環(huán)境，抑制土壤有機碳礦化分解，提高土壤/沉積物碳封存能力。②植物固碳增匯技術(shù)。促進植被恢復(fù)，構(gòu)建高生物量、高碳匯型水生生物群落，增加植被光合碳吸收和固定。③微生物固碳技術(shù)。通過改善土壤/沉積物和水體環(huán)境，提高植被覆被及多樣性，進而影響微生物種群與功能，提高微生物固碳能力。④碳沉積埋藏技術(shù)。通過水文連通恢復(fù)和植被修復(fù)，促進濕地發(fā)育、陸源和海源有機碳沉積和累積，提高土壤/沉積物碳沉積埋藏能力（圖2）。

根據(jù)計算，全球通過修復(fù)和恢復(fù)原有生境實現(xiàn)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)藍碳增匯，到2030年預(yù)計每年可額外抵消8億噸CO₂氣體排放量，總計約占全球化石燃料年排放量的3%。

土壤碳減排技術(shù)

海岸帶土壤碳減排技術(shù)，也稱土壤負(fù)排放技術(shù)，是通過恢復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)、提升潮汐水文連通性，減少土壤CO₂和CH₄排放的技術(shù)，是實現(xiàn)藍碳減排增匯的重要途徑（圖3）。

土壤碳減排功能

濱海濕地雖然是大氣CH₄的排放源之一，但其CH₄排放量一般低于淡水濕地，這主要與濱海濕地含有高濃度的硫酸根（SO₄^2-）有關(guān)。即在濱海濕地厭氧條件下，硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌的競爭會抑制CH₄的產(chǎn)生；另外，鹽分升高會增加土壤中電子受體的數(shù)量，電子受體對產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生一定的毒害作用，并與產(chǎn)甲烷菌競爭底物來源時處于優(yōu)勢，能夠有效抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，所以濱海濕地可在一定程度上減少CH₄排放。

濱海濕地等海岸帶生態(tài)系統(tǒng)強大的藍碳功能，得益于沉積物在潮汐交替過程中不斷被埋藏到更深的土層，加之長期的厭氧環(huán)境，可減緩有機碳礦化。因此，結(jié)合水文連通性恢復(fù)和微地形改造技術(shù)，恢復(fù)潮汐水文過程，擴大濱海濕地面積，能夠減少土壤碳排放。

土壤碳減排措施

傳統(tǒng)防波堤的建設(shè)，阻礙了潮汐運動通道，造成海岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化；相比傳統(tǒng)防波堤，新型綠色防波堤通過恢復(fù)潮灘鹽沼、紅樹林和貝類礁等自然生態(tài)系統(tǒng)，促進潮汐水文連通，擴大濱海濕地面積，抑制土壤CO₂和CH₄排放。上海鸚鵡洲鹽沼濕地適當(dāng)?shù)乃倪B通恢復(fù)有助于減少CH₄的排放（全球增溫潛勢為_11.23±4.34 kg CO₂·m^-2·a^-1），比退化濕地的碳匯（全球增溫潛勢為_5.04±3.73 kg CO₂·m^-2·a^-1）更強。另外，互花米草入侵導(dǎo)致我國海岸帶生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能退化，通過建立不同潮灘位的互花米草治理技術(shù)體系，可恢復(fù)潮溝水文連通性，顯著降低濕地甲烷生產(chǎn)潛力和排放速率。

互花米草防治、新型綠色防波堤修建、水文連通恢復(fù)、微地形改造等自然恢復(fù)與人工修復(fù)相結(jié)合的改造方式，是實現(xiàn)海岸帶土壤碳減排的有效手段，可減緩?fù)寥烙袡C碳的分解速率，增加海岸帶土壤固碳能力。

植物固碳增匯技術(shù)

植被是海岸帶藍色碳匯的主要貢獻者和維持者，開展海岸帶生態(tài)系統(tǒng)植被保護和修復(fù)已成為提升海岸帶藍碳功能的重要途徑。通過快速促進植被恢復(fù)和增加植被面積、構(gòu)建高穩(wěn)定性和高生物量的植被群落等生境和植被恢復(fù)措施，篩選高生產(chǎn)力、高碳匯型植被物種等遺傳育種措施（圖4），可以有效提升植物主導(dǎo)的海岸帶藍碳功能。

生境和植被恢復(fù)措施

海岸帶土壤種子庫種類豐富并且主要是當(dāng)?shù)匚锓N，具有易存活、抗逆性強等優(yōu)點，因此在海岸帶植被修復(fù)過程中起到至關(guān)重要的作用。通過人工撒播法、物理和化學(xué)保護播種法和人工種子（胚軸）萌發(fā)法等多種技術(shù)手段，可以有效提高種子萌發(fā)率和成苗率，在短時間內(nèi)快速實現(xiàn)海岸帶植被重建和生態(tài)恢復(fù)。研究表明種子法修復(fù)技術(shù)具有對海草床干擾小、播種成本低、勞動力需求少等優(yōu)點，成為當(dāng)前規(guī)模化海草床修復(fù)的首選方法。

通過種植幼苗可以快速高效的重建原生植被種群，這也是海岸帶植被恢復(fù)工程中最為普遍的技術(shù)措施。根據(jù)國家林業(yè)和草原局調(diào)查統(tǒng)計，至2020年，通過胚軸育苗、天然苗等人工造林和人工促進天然林更新的手段，我國新造和修復(fù)了超過70km²紅樹林。按照我國已開展實施的“南紅北柳”等海岸帶植被修復(fù)生態(tài)工程計劃，項目完成后我國海岸帶鹽沼和紅樹林生態(tài)系統(tǒng)年新增碳匯量預(yù)計超過15萬噸CO₂。

群落穩(wěn)定性與物種多樣性互相支撐保障，提高抗干擾能力和恢復(fù)能力，提升海岸帶生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能。植被群落穩(wěn)定性是海岸帶植被固碳增匯的重要支撐，而群落物種多樣性又為群落的穩(wěn)定性提供了一個強有力的保障，一般隨著物種多樣性的升高，群落抵抗外界干擾的能力就會越強，恢復(fù)能力也越強。例如，研究表明紅樹林群落物種多樣性與碳匯強度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，所以恢復(fù)和提升原生優(yōu)勢物種主導(dǎo)的紅樹林群落物種多樣性是增匯的重要技術(shù)途徑。因此，在開展植被恢復(fù)時，應(yīng)注重利用生物多樣性原理，多選取適宜的本地物種并輔以合理配置，構(gòu)建多物種的植被群落，提升植被對自然和生物脅迫的抵抗力、恢復(fù)力和穩(wěn)定性，以發(fā)揮更大的碳匯功效。

遺傳育種措施

提升植物光合作用效率、培育高效固碳植物和改善生態(tài)系統(tǒng)儲碳能力是一個技術(shù)攻關(guān)熱點。由于對土壤水鹽等特異性環(huán)境的長期生態(tài)適應(yīng)，海岸帶許多植被具有非常獨特的遺傳和表觀特性，這可能造成不同生態(tài)型的生產(chǎn)力、光合碳分配和固碳能力存在差異。因此，結(jié)合分子育種技術(shù)，開展優(yōu)勢基因挖掘和優(yōu)良品種選育，培育高產(chǎn)、高光效、高抗逆和適應(yīng)性強的鹽生植物新品種勢在必行。

土壤微生物固碳技術(shù)

海岸帶土壤和水體中的微生物在碳的合成、分解、固定、埋藏等過程中起著重要作用，制約整個生態(tài)系統(tǒng)的藍碳功能。研究表明，陸地生態(tài)系統(tǒng)微生物固碳量甚至可以超過總土壤碳埋藏量的50%。海岸帶生態(tài)系統(tǒng)土壤固碳微生物涵蓋細(xì)菌、真菌和古菌等多個門類，單獨或與植物共生調(diào)控土壤固碳效率。近期研究發(fā)現(xiàn)，以微生物主導(dǎo)的微型生物碳泵固碳過程不僅在海洋水體中起重要作用，其在陸地和海岸帶土壤固碳的貢獻亦不可忽視。目前，大量研究致力于基于微生物對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)土壤碳匯功能維持和應(yīng)對全球氣候變化的作用而研發(fā)土壤微生物碳增匯技術(shù)。特定功能微生物菌劑等人為調(diào)控手段在強化細(xì)菌和共生植物功能以提高藍碳生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力方面提供了理論基礎(chǔ)。以微生物為核心的土壤固碳增匯技術(shù)，通過增加微生物的碳固定，將成為藍碳增匯的新興方向（圖5）。

強化微生物功能

促生菌的篩選和富集為海岸帶生態(tài)系統(tǒng)固碳增匯技術(shù)提供了可行性，例如紅樹和海草中植物促生菌的分離、培養(yǎng)、菌劑制備及應(yīng)用提高了藍碳生態(tài)系統(tǒng)碳合成和固定潛力。通過篩選溶磷菌和固氮菌，制備單一或者組合的菌液、菌粉和微膠囊等劑型促生菌，在不同組合促生菌對紅樹植物幼苗生長促進作用明顯；同時發(fā)現(xiàn)菌劑與肥料的配施是促進紅樹植物生長的最佳模式。

提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性

通過人為有效干預(yù)，如水文連通及植被恢復(fù)，提高海岸帶生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，間接調(diào)控固碳微生物種類、豐度及功能，同樣是提高生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力的有效策略。水文連通有利于形成良好的厭氧環(huán)境，降低植物源和微生物源碳的礦化分解，利于老碳的積累和保留。另外，淹水過程可激發(fā)微生物產(chǎn)生并儲存大量電子，這類還原力可被以沼澤紅假單胞菌（Rhodopseudomonas palustris）為代表的微生物利用，進而完成固碳過程。沿海河口地下生態(tài)系統(tǒng)的甲烷和溶解有機碳可支撐化能自養(yǎng)微生物生命活動，在降低水體甲烷排放的同時增加碳的固定。微生物的生命活動也可加強海岸帶及臨近生態(tài)系統(tǒng)無機碳的固定，增強CO₂的溶解和轉(zhuǎn)化，使碳以固態(tài)或可溶態(tài)形式長期存儲于水體和沉積物中。

碳沉積埋藏技術(shù)

碳沉積埋藏技術(shù)主要以恢復(fù)泥沙補給為基礎(chǔ)，通過提高河流或潮流的泥沙輸入量、增加海岸帶生境的泥沙截留量、降低泥沙侵蝕量等技術(shù)手段，以維持海岸帶生境的碳沉積埋藏能力（圖6）。通過恢復(fù)海岸帶水沙供給，可促進藍碳生境的縱向堆積和橫向延伸，擴展其向陸或向海的生存空間，提高有機碳沉積埋藏速率。

通過重新引入河流水沙或提高河口的泥沙輸入量，可提升河口三角洲的固沙能力，維持藍碳生境健康。4個全球典型河口三角洲生態(tài)恢復(fù)案例包括：多瑙河三角洲重新創(chuàng)造新的尾閭、密西西比河改道創(chuàng)造新的三角洲并在原三角洲打破河道形成新的沖積扇、阿查法拉亞河流域在湖泊和潟湖中建造新的小型內(nèi)部三角洲、黃河調(diào)水調(diào)沙并改道尾閭創(chuàng)造新的三角洲葉瓣。

在河流輸入較弱的區(qū)域，可在保持防護作用下將海堤向陸退縮，通過恢復(fù)海洋潮流的沉積作用塑造或改變海岸帶藍碳生境類型，提高碳埋藏速率。例如，在澳大利亞鏈谷灣，由于沉降導(dǎo)致的海潮淹沒效應(yīng)使鹽沼在5—10年內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t樹林，沉積物捕獲速率是原鹽沼生境的2倍，有機碳埋藏速率提高了4倍。

提高泥沙截留量并降低侵蝕效應(yīng)還可通過建造沙島、階地等技術(shù)措施來實現(xiàn)。在河口近岸海灣區(qū)域設(shè)置多層沙島可降低河流水沙擴散速度，減弱波—流沖擊并制造泥沙再懸浮效應(yīng)，實現(xiàn)泥沙截留。階地為多個平行的小型溝—坎組成的土工構(gòu)筑物，可將近岸海灣分割成多個小型盆地，促進沉積物淤積并抑制波浪侵蝕。在美國密西西比河口濕地，通過建造沙島、階地等措施在濕地小區(qū)域內(nèi)可截獲40%—80%的沉積物。河流輸送的顆粒態(tài)有機碳年齡可達上千至上萬年且多為惰性，礦物的化學(xué)絡(luò)合和物理保護作用也可減緩有機碳礦化，保證高有機碳埋藏速率。同時，恢復(fù)水沙輸送可促進鹽沼、紅樹林和海草對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，進而提高其地下生物量向沉積物中分配和埋藏。

建設(shè)生物堤壩也是促進泥沙供給、降低波浪侵蝕的重要技術(shù)措施。改造防洪堤、丁字壩等硬質(zhì)堤壩為咸水植物、牡蠣礁等生物堤壩，不僅可以起到海岸保護作用，還可保證濕地與河口的連通性，為藍碳生境植被的保護和恢復(fù)起重要支撐作用。

海岸帶藍碳增匯的對策與建議

中國是世界上少數(shù)幾個同時擁有鹽沼、紅樹林、海草床等藍碳生態(tài)系統(tǒng)的國家，又是世界上高泥沙入海通量的熱點地區(qū)之一，具有發(fā)展海岸帶藍碳的生物多樣性資源優(yōu)勢和埋碳增匯的地質(zhì)優(yōu)勢。在中國碳達峰、碳中和目標(biāo)背景下，通過一系列藍碳增匯技術(shù)措施，有望顯著恢復(fù)藍碳生境面積、提高土壤藍碳密度，在保持高沉積速率情境下逐漸提升海岸帶藍碳增匯潛力。但是，以往的海岸帶生態(tài)保護和修復(fù)建設(shè)工程忽視了藍碳固碳增匯技術(shù)，亟須研發(fā)兼顧生態(tài)系統(tǒng)保護修復(fù)與固碳增匯的協(xié)同增效技術(shù)途徑，建議未來的研究可從以下4個方向深入。

加快研發(fā)和布局前瞻性、顛覆性的海岸帶藍碳增匯技術(shù)。海岸帶藍碳增匯技術(shù)應(yīng)兼顧生態(tài)保護和社會發(fā)展需求，聚焦海岸帶生態(tài)系統(tǒng)碳匯格局、過程機制、演化趨勢與潛力評估，構(gòu)建以研發(fā)中心為支撐的創(chuàng)新平臺體系，融合生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、化學(xué)和物理工程等技術(shù)和方法，培育和發(fā)展包括土壤負(fù)排放、植物固碳增匯、土壤微生物固碳、碳沉積埋藏等技術(shù)體系，強化海岸帶藍碳支撐固碳增匯的技術(shù)耦合優(yōu)化與協(xié)同增效，建立海岸帶藍碳增匯技術(shù)示范區(qū)，推動前瞻性、顛覆性增匯技術(shù)廣泛推廣實施。

與海岸帶生態(tài)系統(tǒng)重大生態(tài)保護修復(fù)工程相結(jié)合，實現(xiàn)生態(tài)保護修復(fù)與固碳增匯協(xié)同增效。《全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護和修復(fù)重大工程總體規(guī)劃（2021—2035年）》提出了以“三區(qū)四帶”為核心的全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護和修復(fù)重大工程總體布局。其中，“三區(qū)四帶”中的一帶是指海岸帶，包括6項海岸帶生態(tài)保護和修復(fù)重點工程。未來應(yīng)重視與海岸帶生態(tài)系統(tǒng)重大生態(tài)保護修復(fù)工程相結(jié)合，強調(diào)水文連通性和生物多樣性原則，完善海岸帶保護修復(fù)工程系列標(biāo)準(zhǔn)，有力推動基于自然的、更有韌性的海岸帶生態(tài)修復(fù)與固碳增匯協(xié)同增效的綜合體系建設(shè)，為海岸帶生態(tài)系統(tǒng)碳增匯提供技術(shù)支撐。

加強固碳增匯技術(shù)的監(jiān)測與評估，不斷提升優(yōu)化固碳增匯技術(shù)體系。當(dāng)前海岸帶藍碳監(jiān)測技術(shù)還沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，碳儲量核算存在較大的爭議，亟待建立融合“衛(wèi)星遙感觀測—大氣濃度監(jiān)測—地面定位觀測”為一體的“天—空—地”一體化碳匯觀測體系，實現(xiàn)對海岸帶藍碳精確與高效的監(jiān)測和評估；同時，基于觀測系統(tǒng)大數(shù)據(jù)、人工智能、高性能計算等技術(shù)，增強固碳過程觀測數(shù)據(jù)的精細(xì)化管理，科學(xué)評估不同固碳增匯技術(shù)的增匯效果，實現(xiàn)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)藍碳碳匯的動態(tài)評估和科學(xué)預(yù)測。

建立海岸帶藍碳碳匯發(fā)展的長效管理機制，推動藍碳經(jīng)濟發(fā)展，助力我國“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。海岸帶藍碳生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)保護修復(fù)與固碳增匯協(xié)同提升是一項綜合性工程，必須建立起包括多部門參與的長效管護機制，并逐步建立健全藍碳經(jīng)濟相關(guān)法律法規(guī)，以保護和加快推動海岸帶藍碳經(jīng)濟發(fā)展。此外，當(dāng)前國內(nèi)外已經(jīng)建立了一些海岸帶藍碳核算和交易標(biāo)準(zhǔn)體系，但仍存在一些問題，包括核算指標(biāo)體系不夠完善、指標(biāo)核算邊界不清晰、評價具有主觀性等。因此，亟須建立編制一套國際認(rèn)可、全球通用、科學(xué)公正的海岸帶藍碳核算體系，使之成為海岸帶固碳增匯目標(biāo)實現(xiàn)與碳匯交易開展的重要參考依據(jù)，同時也為提高我國在國際碳匯核算規(guī)制制定中的影響力和話語權(quán)提供強有力的支撐。

（作者：韓廣軒、宋維民、李遠肖、雷雷、趙明亮、初小靜、謝寶華，中國科學(xué)院、山東省海岸帶環(huán)境過程重點實驗室；《中國科學(xué)院院刊》供稿）

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