《全球红树林土壤碳来源研究获重要进展》

  • 来源专题:耕地与绿色发展
  • 编译者: 张毅
  • 发布时间:2024-10-24
  • 中国科学院华南植物园海岸带生态系统与环境健康研究组的研究人员对红树林土壤有机碳来源进行了全球尺度的分析并取得重要研究进展。相关成果近日在线发表于《自然-通讯》(Nature Communications)。

    “该研究确定了红树林土壤有机碳的来源,比较了河口红树林和海洋红树林的有机碳储量,并利用机器学习算法解析了影响红树林有机碳来源的主要因素。”论文通讯作者、中国科学院华南植物园研究员王法明表示,该研究结合了红树林沉积物的稳定同位素特征、氮碳比值和有机碳库的综合数据集,以及相关的环境和社会经济信息,包括红树林与河流的接近程度。

    红树林是最具生产力的蓝碳生态系统之一,提供一系列生态系统服务,包括渔业生产、海岸保护、沉积物固定,尤其是碳固存。红树林沉积物约占整个生态系统碳储量的70%,其含量随着地理位置变化,这主要取决于沿海环境(如河口和海洋红树林)。蓝碳生态系统不仅通过生物过程吸收大气中的二氧化碳,而且还作为从外部来源的碳的储存库。红树林沉积物,在潮汐交换的促进下,既积累了来自红树林植被的内源有机碳,也沉积了来自海洋或陆地的外源有机碳。

    论文第一作者、中国科学院华南植物园博士研究生张靖凡表示,研究发现,在全球范围内,源自红树林的内源有机碳是河口和海洋红树林表层土壤有机碳的主要来源(分别为49%和62%)。河口型红树林沉积物中积累的海源有机碳(21%)少于陆源有机碳(30%)。河口红树林在沉积物中积累的有机碳比海洋红树林多(分别为282±8.1 Mg C ha-1和250±5.0 Mg C ha-1),这可能主要是由于额外的陆源有机碳输入。

    在全球范围内,海洋型红树林的碳储量占全球红树林总碳储量的67%,达到3025±345 Tg C,而河口红树林沉积物中的碳储量为1502±154 Tg C。该研究结果解析了沿海环境对红树林土壤有机碳来源的影响,强调了准确的量化有机碳来源对于有效分配蓝碳信用的必要性。

    上述研究得到国家自然科学基金、“一带一路”国家与国际科学组织联盟项目、国家重点研发计划、科技部海洋负碳排放国际大科学计划等项目的资助。

    相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-024-53413-z

    不同有机碳来源对河口和海洋沉积物有机碳的相对贡献。研究团队供图

    河口和海洋红树林沉积物中有机碳来源的概念图。研究团队供图

  • 原文来源:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/10/532348.shtm
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    • 近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室(LTO)王友绍研究员团队在红树林“蓝碳”碳储存机制方面取得重要进展。该相关研究成果分别以“Mangrove afforestation increases microbial necromass but reduces their contribution to soil carbon pool“、”Spatial pattern and driving factors of carbon storage in mangroves along Leizhou Peninsula,China“和“Determination of nutrients,biomass and bacterial quantification in different mangroves sites: a comparative study on nutrients dependent biomass production”为题,发表在国际期刊Ecological Indicators 和 Ecology and Evolution 上。廖辉煌为其中第一、二篇论文的第一作者,程皓研究员担任第一篇论文的通讯作者,与王友绍研究员共同担任第二篇论文的通讯作者;博士后Sadar Aslam 为第三篇论文的第一作者,王友绍研究员为该论文的通讯作者。 红树林生态系统处于海陆动态交界面、周期性遭到海水浸淹的潮间带环境,作为独特的海陆边缘生态系统。红树林具有很高的生态、社会和经济价值,如固岸护堤、维持生物多样性、“蓝碳”固碳储碳等。滨海湿地(盐沼、红树林和海草床)生态系统覆盖面积占不到海床面积的0.5%,“蓝碳”碳埋藏量却可达全球海洋沉积物碳埋藏的50%以上,红树林虽然仅占世界森林土地面积的不到1%,但却是全球碳汇能力最强的生态系统之一,在全球气候变化过程中扮演非常重要角色。 尽管微生物残体碳(MnC)在碳封存中的重要性得到广泛认可,但调节红树林中 MnC 积累的机制仍然知之甚少。该研究选取湛江附城一个由Kandelia obovata、Sonneratia apetala和无植被泥滩组成的红树林恢复区开展研究,发现红树林造林后细菌和真菌残体碳以及微生物总残体碳均显著增加,尤其是在K. obovata人工林;红树林造林还增加了细菌和真菌的丰度,提高了微生物活体生物量和微生物残体碳的生产。此外,还发现MnC的积累与无定形氧化铁呈正相关,矿物保护对红树林造林后MnC积累的贡献更为显著。此外,细菌和真菌中K类群比例的增加被认为是导致土壤碳库中MnC比例降低的重要因素。这是首次尝试从红树林微生物生产和矿物保护的角度揭示MnC积累所涉及的机制,为红树林固碳机制提供了新的理解。 红树林生态系统以其高碳密度的生产力而闻名。然而,控制红树林碳储存的机制仍然知之甚少。基于雷州半岛海岸红树林11个样带和90个样地实地调查,发现雷州半岛红树林碳密度平均为170.93 t/hm2,其中西部沿海样带 D1(高桥)和 D6(仕尾)达到峰值。土壤与植被碳密度呈正相关,其中植被碳密度随树干直径和树高的增加而增加,而随红树植物种植密度的增加而降低。此外,生态系统碳密度与红树科物种的相对丰度呈正相关。还发现植被多样性对植被和土壤碳密度均有显著的促进作用,特别是在高潮间带。土壤活性矿物(例如粘土和活性铁氧化物)的含量也被发现与土壤碳储量呈正相关。这些发现进一步加深了人们对红树林“蓝碳”储存功能的认识。 本研究调查了广东惠东县考洲洋红树林8个采样点营养物质(即营养盐)、红树林生物量、总有机质和细菌丰度。发现红树林生物量生产对营养物质具有依赖性,营养物质直接导致微生物群落的生物量产量增加;微生物群落增加了土壤肥力,从而促进了红树植物生长、提高生物量产出,即“红树林的细菌丰度和生物量取决于营养物质的可用性”。因此,营养物质与微生物群落之间的关系可能是评估红树林生物量生产的更好衡量标准。红树林植物将二氧化碳转化为有用的形式(生物质)是大多数海洋生物的主要食物来源,且还创造了一个健康的环境。红树林在“蓝碳”封存中发挥着重要作用,并在缓解气候变化方面的发挥重要作用。 此外,团队与UNSCO和ANSO合作,有关“蓝碳”碳汇机制等方面研究工作写进联合国教科文组织(UNESCO)2024年发布《非政府组织海洋十年手册》(Ocean Decade Manual for Non-Governmental Organizations)。 该研究由2021年南沙区高端领军人才创新团项目(红树林湿地蓝碳增汇技术创新团队)、2024年绿美广东生态建设重点任务保障专项资金项目(红树林精准修复与生态功能评估)、中国科学院科技专项课题和国家自然科学基金重点项目等共同资助完成。 相关论文信息:(1)Aslam S.,Wang Y.S.* Determination of nutrients,biomass and bacterial quantification in different mangroves sites: a comparative study on nutrients dependent biomass production. Ecology and Evolution,2025,15: e71697; (2)Liao H.H.,Zhou Y.W.,Zhou W.W.,Wang H.,Liu D.X.,Wang Y.S.*,Cheng H.* Spatial pattern and driving factors of carbon storage in mangroves along Leizhou Peninsula,China. Ecological Indicators,2025,176: 113740; (3)Liao H.H.,Wang Y.S.,Zhou Y.W.,Mai Z.M.,Wang H.,Zhou W.W.,Liu D.X.,Cheng H.*Mangrove afforestation increases microbial necromass but reduces their contribution to soil carbon pool. Ecological Indicators,2025,176: 113695. 原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ece3.71697 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X25006703 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X25006259
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    • 红树林是地球上最珍贵的生态系统之一,具有固碳、局部气候调节、水质过滤、海岸保护以及物种栖息地等重要功能。保护与恢复红树林将有助于达成联合国可持续发展目标。 世界自然保护联盟(IUCN)、世界自然基金会(WWF)与德国联邦经济合作与发展部(BMZ)联合发起了国际红树林倡议:“从现在开始挽救我们的红树林!”。倡议是以上机构共同做出的承诺,将以实际行动保护红树林。 该倡议旨在将红树林的治理问题上升至全球层面,呼吁各国共同努力,促进分享和交流治理经验,鼓励合作并增强协同效应,停止乃至扭转红树林的减少与退化。 具体行动包括: 设立保护和恢复红树林的具体目标,并将其加入国际与各国的政治议程,如联合国可持续发展目标(SDGs)和巴黎协议等; 汇聚保护红树林的前沿知识与技术,促进知识共享,缩小各地方对红树林治理的认知差异; 支持创新性的红树林治理项目,并将最佳范例向各界传播,使保护红树林纳入各国发展规划并成为主流。 该倡议向全球各国、其它相关倡议以及机构开放,期待各界的关注和加入,共同促进全球红树林保护。 IUCN长期致力于为自然保护提供解决方案,于今年初出版了一篇有关红树林治理的详尽报告,是属于“从现在开始挽救我们的红树林!”倡议的部分工作。 《盘结的树根与变化的潮汐:红树林保护与持续利用的治理》 报告的《执行摘要》 该报告详细介绍了在人口不停增长以及城市化持续推进的趋势下,相当一部分的红树林被砍伐,部分被替换为养虾场或其它水产养殖地,一部分用作滨海基础设施建设用地。同时,城市排污造成的水质污染也使红树林不断退化减少。 然而,现存的法律法规不足以解决此类对红树林质量与数量产生不良影响的威胁。 治理红树林需要根据当地背景制定最为契合的方法与执行程序,不同国家和地方社区都应根据实际情况调整治理策略。 报告通过分析来自七个国家的案例,评估红树林治理的各种法律和政策,探索和总结在不同社会、文化、经济和政治背景下,制定相适应的法律和法规的重要影响因素,有助于提高红树林的治理效果,促进资源可持续利用。 红树林是国际上的重要自然资源,有相当一部分红树林及其关联的生态系统占地横跨两个甚至好几个国家,例如:非洲东部海岸、中美洲东部和西部海岸以及东南亚。各国在获取红树林的生态系统服务时也有责任实施保护红树林的措施。 报告详细介绍了一系列在国际法律框架下与红树林治理有关的概念和基本准则,对制定区域性保护方案有重要影响。各国通过签署以国际法律准则为基础制定的国际公约以及多边和双边协议,承诺对红树林开展保护行动。 与红树林治理相关的国际公约: - 生物多样性公约 - 国际湿地公约 - 世界遗产公约 - 联合国气候变化框架公约 - 联合国水道公约 - 联合国欧洲经济委员会水公约 在国家层面,红树林生态系统的治理通常是呈碎片化的,十分复杂。红树林治理的法律法规通常被归入其它不同的类别,例如林业、海洋、渔业、水、湿地以及气候变化等领域的相关法律,而缺少专有的红树林保护法。 除了常见的直接保护,该报告还建议采用设立保护地、制定行业条例、综合规划以及环境影响评估等方法治理红树林生态系统。另外,可研究和试验基于市场的管理机制,比如生态系统服务付费、可持续产品认证、碳抵消以及财政激励等方法。 除了特定的法定工具和方法以外,作为建立机制和制度的依据,基础法律结构也是红树林治理的关键。该报告从法律结构的角度探索治理红树林的具体抓手,例如在宪法规定的权利、制度结构、国土资源权属制度、良好治理的要素、社区参与以及矛盾解决等方面。 该报告建议: 制定专门的政策保护和促进红树林可持续利用; 在宪法准则以及国际公约中落实红树林保护和可持续利用,可参考现存其它类别的法律法规; 确保政府各部门之间协调一致,加强沟通与信息分享,向各界阐明红树林治理的指令; 加强各级部门的能力,确保资金充足,推动能力建设以及提高各级人员的相关知识和保护红树林的意识; 建立国家红树林数据库,收集和管理相关信息,确保决策者与公众能够获取足够的科学信息; 促进当地社区、私营部门以及公众参与红树林恢复、管理和治理。