《中国科学院烟台海岸带研究所在滨海湿地水鸟栖息地评估研究中取得进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2023-12-11
  • 受气候变化与人类活动干扰影响,全球滨海湿地大量消失、水鸟栖息地和水鸟生物多样性遭受严重威胁。黄河三角洲湿地是横跨全球9条候鸟迁徙路线中的东亚—澳大利西亚和环西太平洋两条鸟类迁徙路线的重要中转站、越冬地和繁殖地,得天独厚的湿地资源和自然环境让黄河三角洲成为候鸟天堂。对黄河三角洲湿地水鸟栖息地进行持续的监测和评估,可为黄河三角洲区域湿地管理提供科学参考,对黄河三角洲生物多样性保护和可持续发展具有重要意义。

    中国科学院烟台海岸带研究所侯西勇研究员团队利用黄河三角洲水鸟分布数据,结合“3S”技术、模型模拟、情景分析等多技术手段,对该区域代表性水鸟的家域范围、生境干扰特征、栖息地适宜性等开展了深入的研究,包括:

    1)利用GPS卫星跟踪器获取鸟类飞行轨迹,以及利用多源卫星影像提取土地利用/覆盖和典型地物分布数据,结合家域识别、栖息地扰动分析等方法,对易危物种黑嘴鸥活动范围、栖息地干扰情况进行了识别分析。研究发现:在黑嘴鸥家域范围内,工矿用地和交通用地占比较高,已经对黑嘴鸥的家域选择产生明显的干扰;家域内油井、风机和道路数量多且分布较为集中,黑嘴鸥对其表现出明显的规避行为。

    2)以国家一级保护动物黑嘴鸥为例,利用分布点和环境变量数据,结合物种分布模型,评价栖息地适宜性。结果表明:影响黑嘴鸥栖息地选择的关键环境因素包括土地利用/覆盖(LULC)类型、滩涂与碱蓬斑块的面积百分比以及到海岸线的距离;黑嘴鸥高适生区域主要集中在潮间带、盐沼湿地及河口区域;仍有近1/3的高适生区域分布在黄河三角洲国家级自然保护区之外(存在保护空缺)。

    3)水鸟在潮上-潮间带之间的飞行距离是反映滨海湿地结构、格局和功能特征的重要指标,基于多源多类型遥感信息、潮汐数据、鸻鹬类水鸟同步调查数据等,结合情景分析方法,评估2000-2020年鸻鹬水鸟优质潮上带栖息地的时空变化特征,结果表明:黄河三角洲东部沿海及河口区优质潮上带栖息地面积减损最为严重,被其有效覆盖(鸻鹬水鸟可利用)的潮间栖息地显著减少;对关键位置的单块养殖池或盐田进行季节性水位管理,能够有效缓解这一问题。研究结果为滨海湿地栖息地功能优化提供了科学依据及可行方案。

    上述研究工作得到了山东省自然科学基金(ZR2020QD090)、国家自然科学基金项目(32171577、31500389)、中国科学院地球大数据科学工程专项(XDA19060205)等科研项目的资助。

    代表性论文:

    Xu He, Li Dong*, Hou Xiyong, Yu Xiubo, Liu Yubin, Li Xiaowei, Li Baoquan, Chen Linlin, Wang Xiaoli, Xia Shaoxia. Home range and habitat disturbance identification for a vulnerable shorebird species (Larus saundersi) in the Yellow River Delta, China. Journal of Coastal Research, 2021, 37(4):737-748. https://doi.org/10.2112/JCOASTRES-D-20-00091.1

    Li Dong, Li Bin, Hou Xiyong*, Wang Xiaoli, Li Xiaowei, Zhang Yuxin. Habitat suitability assessment for Saunders’s Gull (Saundersilarus saundersi) in the Yellow River Delta, China. Ecological Informatics, 2024, 79: 102393. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2023.102393.

    Li Xiaowei, Hou Xiyong*, Shan Kai, Liu Yubin, Song Yang, Wang Xiaoli, Du Peipei, Fan Chao. Identifying shorebird conservation hotspots and restoration gaps in stopover sites: A perspective of ‘ecologically linked’ habitats. Global Ecology and Conservation, 2023, 48: e02725. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2023.e02725.

  • 原文来源:http://www.yic.cas.cn/ky/kydt/202312/t20231204_6939897.html
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-02-13
    • 滨海湿地的蓝碳功能和增碳潜力已成为缓解全球气候变化的长期解决方案之一,也是我国实现“双碳”目标的基于自然的重要解决方案。同时,滨海湿地也是气候变化的敏感区,气温升高、降水变异、大气氮沉降等环境变化决定着滨海湿地的蓝碳功能及其变化趋势。近期,中国科学院烟台海岸带研究所韩广轩团队依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站,基于长期野外定位观测和原位控制试验,在滨海湿地土壤碳库对气候变化响应研究方面取得系列进展。 基于6年(2016-2021)的降雨量梯度变化控制实验平台发现,土壤呼吸年均值随着降雨梯度呈指数增加,同时土壤呼吸对降雨处理的敏感性(以降雨处理下每100毫米的降雨变化为标准)表现出显著的年际变化。在气温、净辐射和环境降雨等所有的环境气候中,土壤呼吸对降雨处理敏感性的年际变化只与环境降雨的年际变化有联系,两者呈显著的负相关关系。此外,环境降雨量决定了滨海湿地对降雨处理的敏感性,未来放大的降雨年际变化可能会调节土壤呼吸对气候变化的敏感性。这些发现表明随着野外控制实验处理年份的增加,环境气候的变化可能会对实验梯度处理效应产生影响(Li et al. 2023, Global Change Biology),因此长期野外控制试验平台要关注环境气候的变化对控制实验处理效应的调节作用。 依托野外原位淹水深度控制试验平台(0、5、10、20、30和40cm淹水深度),通过滨海湿地土壤CH4排放、总生态系统CH4排放、净生态系统CO2交换和植物性状等长期定位监测,揭示了淹水深度对植物介导的CH4排放的影响。研究发现淹水深度减少了土壤CH4排放,但增加了总生态系统CH4排放。在不同淹水深度条件下,植物介导的CH4排放占总生态系统CH4排放的99%。另外,淹水深度(0至20cm)强烈的刺激了植物介导的CH4排放。一方面,增加的净生态系统CO2交换促进了植物介导的CH4产生,这可能是因为来自光合输入的碳为产甲烷菌提供了能量和碳源。另一方面,植物高度与植物介导的CH4排放显著相关,这表明植物性状在CH4传输过程中起着重要作用(Zhao et al. 2023, Functional Ecology)。该研究强调了水文状况和植物性状在未来预测湿地生态系统CH4排放中的重要性。 依托建于2012年的大气氮沉降野外控制试验平台,基于土壤异养呼吸和自养呼吸、土壤性质、微生物活性和植物生长等指标测定,发现长期的氮输入使土壤呼吸速率提高了26.6±1.2%。土壤微生物生物量碳增加了4倍,使得异养呼吸速率提高了26.9±1.2%。此外,氮输入促进了植物生长,使地上部生物量增加了28.7±6.9%,同时产生了冷却效应(cooling effect),部分抵消了自养呼吸的增加。研究表明,结合土壤环境条件和植物生长之间的相互作用,氮输入通过增加土壤微生物量碳来促进滨海湿地的土壤呼吸(Qu et al. 2023, Soil Biology and Biochemistry)。 在深入分析蓝碳增汇(特别是土壤碳汇)技术和途径国际发展态势的基础上,结合长期定位监测和技术研发工作,提出了海岸带生态系统蓝碳增汇理念(韩广轩等. 2023, 中国科学院院刊),重点围绕土壤碳减排技术、植物固碳增汇技术、土壤微生物固碳技术、碳沉积埋藏技术这4个关键技术,探索海岸带蓝碳增汇技术体系与途径。建议未来应从研发海岸带蓝碳增汇技术、实现生态保护修复与固碳增汇协同增效、加强固碳增汇技术的监测与评估、建立海岸带蓝碳碳汇发展的长效管理机制等方面,加快前瞻布局和系统研究,为制定海岸带蓝碳增汇途径和提升碳汇功能提供理论和技术支持,在增加生态碳汇能力和实现碳达峰碳中和目标中发挥积极作用。 相关成果发表在Global Change Biology、Functional Ecology、Soil Biology and Biochemistry、《中国科学院院刊》上。研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院国际大科学计划培育专项的资助。 论文信息: 1. Li, X., Hou, Y., Chu, X., Zhao, M., Wei, S., Song, W., Li, P., Wang, X., Han, G.* (2023). Ambient precipitation determines the sensitivity of soil respiration to precipitation treatments in a marsh. Global Change Biology, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16581 2. Zhao, M., Li, P., Song, W., Chu, X., Eller, F., Wang, X., Liu, J.*, Xiao, L., Wei, S., Li, X., & Han, G. *(2023). Inundation depth stimulates plant-mediated CH4 emissions by increasing ecosystem carbon uptake and plant height in an estuarine wetland. Functional Ecology, 00, 1–15. https://doi.org/10.1111/1365-2435.14258 3. Qu, W., Xie, B., Hua, H., Bohrer, G., Penuelas, J., Wu, C.*, & Han, G.* (2023). Long-term nitrogen enrichment accelerates soil respiration by boosting microbial biomass in coastal wetlands. Soil Biology and Biochemistry, 175, 108864. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108864 4. 韩广轩*, 宋维民, 李远, 肖雷雷, 赵明亮, 初小静, 谢宝华. 海岸带蓝碳增汇:理念、技术与未来建议. 中国科学院院刊, 2022, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045. 20220619001.
  • 《中国科学院烟台海岸带研究所在蓝碳生境土壤碳库研究方面取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-04-09
    • 海岸带蓝碳生境具有独特的内源和外源双碳汇特征,目前研究更多地关注内源型(高碳密度、低沉积速率)蓝碳生境土壤碳储量评估,对外源型(低碳密度、高沉积速率)蓝碳生境土壤固碳潜力认识不足,尤其是高外源输入蓝碳生境的土壤有机碳(OC)、氮(N)、磷(P)的计量关系、来源与组成尚无系统研究。另外,对于盐沼、红树林和海草床之外地海岸带生态系统碳库挖掘尚不充分。为此,中国科学院烟台海岸带研究所李远副研究员、骆永明研究员团队基于全球和全国尺度海岸带生态系统数据整理和实测并结合模型解析开展了相应研究。 通过对比全球797个点位蓝碳生境土壤OC、N和P密度得出,中国蓝碳生境属低OC含量矿物型生境,其土壤C:P低于全球均值4-8倍,N:P低于全球均值4-5倍,植物C:P、N:P和C:N均相对偏低,说明外源型低OC含量蓝碳生境存在土壤N限制。全球范围内,土壤N含量随OC含量增加而增加,但土壤P含量相对稳定且低于1.5 g kg–1。 外源OC(陆源+海源)占中国红树林表层土壤OC的50%,占中国盐沼和海草床表层土壤OC的75%,其中77%、70%和60%的红树林、盐沼和海草床外源OC来自陆源(河流)输入。通过KOBr氧化法,区分土壤有机氮(Norg)、固定态铵(Nfix)的比例,同时评估氧化态OC(OCKOBr)和P(PKOBr)与残渣态OC(OCres)和P(Pres)的比例。土壤OCKOBr、Norg和PKOBr的比例非常接近,分别占总量的77%、71%和80%,并且氧化态与总量存在很好的线性关系。Nfix占红树林、盐沼和海草床表层土壤N的25%、37%和26%。年平均气温(MAT)和内源/外源OC(OCauto/OCallo)间存在正相关,与亚热带和热带区域红树林较高的内源OC一致。人类活动因子对Norg/Nfix存在负相关影响,可能说明了富营养蓝碳生境有机质降解的反硝化效应。这一效应虽然可提高N的去除,但会减少有机质储存并且会释放氮氧化物温室气体。黏粒和Fe/Al氧化物对Norg/Nfix和PKOBr/Pres存在负相关影响,但与土壤OC密度正相关,说明矿物是控制外源型蓝碳生境土壤C、N、P循环的重要因素。 通过对中国海防林44个点位1 m深度土壤OC储量估算得出,单位面积土壤OC储量范围为7.44–79.7 MgC ha–1,总储量为4.53 ± 0.71 TgC。海防林土壤OC单位面积埋藏速率范围为6.90–194.1 gC m–2 yr–1,总埋藏速率为99.5 ± 44.9 GgC yr–1。通过与中国盐沼、红树林和海草床典型蓝碳生境对比,虽然海防林单位面积土壤OC储量和埋藏速率低于典型蓝碳生境4-9倍和2-3倍,但海防林面积高于其2-8倍。在计算面积后,海防林总储量和埋藏速率与典型蓝碳生境接近。这说明,在典型蓝碳生境之外,海防林是另一个可通过人为管理的高效蓝碳生境碳汇。另外,沙滩土壤的OC储量与海草床相当,也是一个重要的海岸带碳汇。根据计划,至2025年还将有84,250 ha海防林种植,相当于还有额外的1.72 ± 0.27 TgC的土壤OC以62.7 ± 23.4 GgC yr–1的速率埋藏至海防林。 相关成果发表在Environmental Science & Technology和Science of The Total Environment上。研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金的资助。 论文信息: Li, Y., Fu, C.C., Hu, J., Zeng, L., Tu C., Luo, Y.M.* Soil Carbon, Nitrogen, and Phosphorus Stoichiometry and Fractions in Blue Carbon Ecosystems: Implications for Carbon Accumulation in Allochthonous-Dominated Habitats. Environmental Science & Technology, 2023, doi: 10.1021/acs.est.3c00012. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.3c00012. Li, Y., Fu, C.C., Wang, W.Q., Zeng, L., Tu C., Luo, Y.M.* An overlooked soil carbon pool in vegetated coastal ecosystems: National-scale assessment of soil organic carbon stocks in coastal shelter forests of China. Science of The Total Environment, 2023, 876, 162823. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723014390.