李翠華，蔡榕碩，顏秀花

（自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門(mén) 361005）

自工業(yè)革命以來(lái)，人類活動(dòng)排放的CO2等溫室氣體濃度的增加導(dǎo)致了地球氣候系統(tǒng)顯著變暖。根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)第五次評(píng)估報(bào)告（AR5）指出（IPCC，2014），1750—2011 年人類已經(jīng)累計(jì)排放了515 [445～585] Gt C（約合1 890 [1 630～2 150] Gt CO2），使地球大氣總輻射強(qiáng)迫顯著增強(qiáng)，這是20 世紀(jì)中葉以來(lái)氣候系統(tǒng)變暖的主要原因，這使得應(yīng)對(duì)氣候變化成為近幾十年來(lái)國(guó)際社會(huì)的重要議題。從1998 年的《京都議定書(shū)》到2015 年的《巴黎協(xié)定》，國(guó)際社會(huì)將減少CO2排放作為遏制全球變暖的對(duì)策，提出了一系列減排措施。除此之外，增加自然生態(tài)系統(tǒng)的碳匯也成為減緩氣候變化的重要措施。

海岸帶生態(tài)系統(tǒng)由于其高效的固碳能力，可以潛在地緩解大氣CO2濃度的升高，被列為抵消碳排放的重要途徑之一。2009 年，聯(lián)合國(guó)的相關(guān)報(bào)告首次提到了“藍(lán)碳”的概念，確認(rèn)了海洋在全球氣候變化和碳循環(huán)過(guò)程中的重要作用（Nelle原mann et al，2009）。2014 年，IPCC 發(fā)布了《對(duì)2006 IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南的2013 增補(bǔ)：濕地》 （以下簡(jiǎn)稱《濕地指南》） （IPCC，2014），藍(lán)碳損失和增加被納入國(guó)家溫室氣體清單工作中，成為溫室氣體排放和減排的一項(xiàng)內(nèi)容。紅樹(shù)林、海草床和鹽沼是3 種重要的海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)，其中，紅樹(shù)林濕地處于海陸交界帶，是熱帶、亞熱帶海岸潮間帶的重要濕地類型，也是生產(chǎn)力最高的海洋生態(tài)系統(tǒng)之一。作為生長(zhǎng)在熱帶和亞熱帶地區(qū)潮間帶的特殊濕地森林，由于紅樹(shù)林濕地的土壤長(zhǎng)時(shí)間處于淹水狀態(tài)，有機(jī)質(zhì)分解緩慢，因而成為海岸帶濕地碳庫(kù)最重要的組成部分，被認(rèn)為是潛在的碳庫(kù)（Alongi，2012，2014）。盡管紅樹(shù)林的面積相對(duì)較小，但由于其擁有相對(duì)高的凈初級(jí)生產(chǎn)力和相對(duì)低的土壤有機(jī)碳分解速率（Adame，2015），碳儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，使紅樹(shù)林濕地具有很高的固碳能力。Sandilyan 等（2012）認(rèn)為，紅樹(shù)林的碳匯能力是熱帶雨林的50 倍，全球紅樹(shù)林地上部分及土壤每年可以固定2.28伊107t C。然而，2019 年9 月25 日發(fā)布的IPCC-《氣候變化中的海洋和冰凍圈特別報(bào)告》 （SROCC）指出，全球變暖導(dǎo)致海平面正在不斷上升。自20 世紀(jì)初以來(lái)，海平面上升速率不斷加快（Oppenheimer et al，2019），這將直接或間接地影響海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能。人類圍填海等土地開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)也會(huì)對(duì)紅樹(shù)林等藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的碳積累能力產(chǎn)生深刻影響（Kuenzer et al，2011）。由于紅樹(shù)林具有很高的固碳能力，如遭到徹底破壞，將對(duì)全球的氣候變化及碳平衡產(chǎn)生巨大的影響。

目前，對(duì)紅樹(shù)林濕地的研究主要集中在碳儲(chǔ)量方面，缺乏對(duì)短時(shí)期內(nèi)紅樹(shù)林濕地碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化的研究，而紅樹(shù)林濕地的碳儲(chǔ)量變化與其管理和開(kāi)發(fā)利用方式密切相關(guān)。《濕地指南》較為系統(tǒng)地提供了紅樹(shù)林濕地在不同利用方式下所導(dǎo)致的碳排放（源）與吸收（匯）的定量估算方法。為此，本研究開(kāi)展了對(duì)紅樹(shù)林的群落調(diào)查和生物量測(cè)定，分析并給出了紅樹(shù)林濕地在不同開(kāi)發(fā)利用背景下碳源、碳匯能力的參數(shù)值，評(píng)估了2010—2018 年期間海南東寨港紅樹(shù)林濕地面積的變化以及碳收支情況，這將為研究東寨港紅樹(shù)林的碳潛力及海洋增匯等應(yīng)對(duì)氣候變化的相關(guān)工作提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域

海南東寨港國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于海南島東北部，處于?？谑泻臀牟械慕唤缣?，地理坐標(biāo)為19毅51憶N—20毅01憶N，110毅32憶E—110毅37憶E。1986 年經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成為我國(guó)建立的第一個(gè)國(guó)家級(jí)紅樹(shù)林濕地保護(hù)區(qū)，也是我國(guó)首批列入《國(guó)際重要濕地名錄》的7 個(gè)濕地保護(hù)區(qū)之一。保護(hù)區(qū)地處熱帶邊緣，屬于熱帶季風(fēng)氣候類型，總面積3 337.6 hm2，其中紅樹(shù)林面積1 578 hm2，灘涂面積1 759.6 hm2，保護(hù)區(qū)內(nèi)分布有紅樹(shù)林植物19 科35 種，占全國(guó)紅樹(shù)林植物種類的97 %（資料來(lái)自海南東寨港國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局 http：//hndzg.haikou.gov.cn/），地理位置見(jiàn)圖1。近50 年來(lái)，東寨港紅樹(shù)林的面積發(fā)生了較大的變化，從1959 年的3 213.8 hm2（王胤 等，2006） 減少到2013 年的1 607.6 hm2（李儒 等，2017），而2013 年以后關(guān)于東寨港紅樹(shù)林面積的研究較少。由于2010 年以前的Google 地圖歷史圖像清晰度不高，因此，本研究主要關(guān)注2010—2018 年紅樹(shù)林濕地面積變動(dòng)對(duì)碳排放和吸收的影響，這是本研究擬解決的主要問(wèn)題。

圖1 海南東寨港國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的地理位置示意圖

1.2 研究方法

本文利用《IPCC2006 國(guó)家溫室氣體排放清單指南》 （IPCC，2006） 和《濕地指南》 （IPCC，2014）提供的方法來(lái)計(jì)算海南東寨港紅樹(shù)林濕地碳儲(chǔ)量，評(píng)估了東寨港紅樹(shù)林濕地面積變化對(duì)紅樹(shù)林濕地碳儲(chǔ)量的影響。《濕地指南》提供了3 個(gè)不同層次的方法學(xué)建議，本研究中采用第二層次方法學(xué)，僅采用《濕地指南》提供的方法，利用2018 年7 月在東寨港紅樹(shù)林濕地的調(diào)查數(shù)據(jù)及已有的研究成果代替《濕地指南》給出的參考值。

1.2.1 東寨港紅樹(shù)林面積的測(cè)定

本文以研究區(qū)域2010 年7 月和2018 年7 月的Google 地圖信息為數(shù)據(jù)源，結(jié)合實(shí)地調(diào)查對(duì)研究區(qū)域紅樹(shù)林面積進(jìn)行解譯，提取2010 年和2018年?yáng)|寨港紅樹(shù)林的面積，重點(diǎn)識(shí)別了2010—2018 年間紅樹(shù)林與周邊水域、養(yǎng)殖塘和其他土地的轉(zhuǎn)換面積。

1.2.2 群落結(jié)構(gòu)調(diào)查及地上生物量測(cè)定

（1）群落結(jié)構(gòu)調(diào)查

2018 年7 月4—9 日，參照《全國(guó)紅樹(shù)林資源調(diào)查技術(shù)規(guī)定》對(duì)東寨港紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)開(kāi)展系統(tǒng)調(diào)查，共布設(shè)44 個(gè)樣方，樣方大小包括10 m 伊10 m、6 m 伊6 m 和2 m 伊2 m，記錄每個(gè)樣方內(nèi)的群落類型、樣點(diǎn)坐標(biāo)、紅樹(shù)林的生長(zhǎng)情況，以及株高、胸徑、葉面積指數(shù)、林下幼苗等指標(biāo)。本研究選取了其中6 m伊6 m 的21 個(gè)典型樣方來(lái)計(jì)算紅樹(shù)林群落的生物量，見(jiàn)圖2。

（2）地上生物量測(cè)定

由于本文的研究對(duì)象位于國(guó)家保護(hù)區(qū)內(nèi)，出于對(duì)紅樹(shù)林植物保護(hù)的需要，本文主要應(yīng)用王樹(shù)功等（2004）的經(jīng)驗(yàn)公式法，估算紅樹(shù)林地上部分的生物量：

式中：B 為單株生物量（kg）；h 為樹(shù)高（m）；DBH 為胸徑（cm）。

1.2.3 《清單指南》方法

《IPCC 2006 國(guó)家溫室氣體排放清單指南》（IPCC，2006）將紅樹(shù)林碳循環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單概括為3個(gè)碳庫(kù)，植被生物量碳庫(kù)（地上生物量碳庫(kù)與地下生物量碳庫(kù)之和）、死亡有機(jī)物碳庫(kù)（枯木碳庫(kù)與凋落物碳庫(kù)之和） 和土壤碳庫(kù)。 《濕地指南》根據(jù)不同的利用方式，提供了紅樹(shù)林碳排放與吸收的估算方法（IPCC，2014）。

（1）碳儲(chǔ)量的估算方法

《濕地指南》給出的紅樹(shù)林生物量碳儲(chǔ)量的計(jì)算公式如下：

圖2 2018 年7 月海南東寨港紅樹(shù)林濕地調(diào)查站位分布圖

式中：C 為紅樹(shù)林群落的碳儲(chǔ)量（t C·hm-2）；B 為紅樹(shù)林單位面積地上部分生物量碳儲(chǔ)量（t·hm-2）；R 為紅樹(shù)林地下部分生物量與地上部分生物量的比值；CF 為紅樹(shù)林的碳含量（t·（t）-1）。

（2）碳排放（源）的估算方法

紅樹(shù)林濕地在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，由于地表植被清除，因此假設(shè)植被生物量和死亡有機(jī)質(zhì)中的碳儲(chǔ)量全部損失，而土壤中的碳儲(chǔ)量與開(kāi)發(fā)利用方式密切相關(guān)。

淤紅樹(shù)林生物量碳儲(chǔ)量變化

式中：吟CB-CNVERSION為由開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)導(dǎo)致的碳儲(chǔ)量的變化（t C·hm-2）；BAFTER為開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)后單位面積地上部分生物量，默認(rèn)為0；BBEFORE為開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)前單位面積紅樹(shù)林地上部分生物量（t·hm-2）。

于在開(kāi)發(fā)利用期間，由于地表植物全部清除，死亡有機(jī)質(zhì)中的碳儲(chǔ)量隨之減少為0，且同時(shí)沒(méi)有新的碳進(jìn)入到死亡有機(jī)質(zhì)碳庫(kù)。

盂以采掘?yàn)樘卣鞯拈_(kāi)發(fā)利用活動(dòng)后，單位面積土壤的碳儲(chǔ)量默認(rèn)為0；紅樹(shù)林濕地土壤排干情況下，土壤的碳排放系數(shù)為7.9 t C·hm-2·a-1。

（3）碳吸收（匯）的估算方法

淤紅樹(shù)林生物量碳儲(chǔ)量的年變化

式中：GW為紅樹(shù)林地上部分生物量的年平均增長(zhǎng)速度，默認(rèn)值為9.9 t·hm-2·a-1；吟CG為由生物量增加引起的紅樹(shù)林群落碳儲(chǔ)量的年變化（t C·hm-2·a-1）。

于死亡有機(jī)質(zhì)碳庫(kù)的變化是指枯死木與凋落物中碳儲(chǔ)量的變化。《濕地指南》中假設(shè)枯死木和凋落物的碳儲(chǔ)量處在平衡狀態(tài)，因此，死亡有機(jī)質(zhì)碳庫(kù)和土壤碳庫(kù)的碳排放為0。

本研究主要分析和量化在開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)濕地恢復(fù)背景下紅樹(shù)林濕地的碳排放和吸收情況，進(jìn)而評(píng)估碳儲(chǔ)量的變化，以期為紅樹(shù)林濕地的動(dòng)態(tài)保護(hù)與管理提供依據(jù)。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 東寨港紅樹(shù)林濕地面積動(dòng)態(tài)變化分析

根據(jù)Google 地圖信息的解譯結(jié)果，對(duì)2010年、2018 年?yáng)|寨港的紅樹(shù)林面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將2010年的紅樹(shù)林范圍疊加到2018 年地圖上，如圖3 所示，分析2010—2018 年期間紅樹(shù)林與周邊其他地域類型的轉(zhuǎn)換情況。

圖3 2010—2018 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林濕地的動(dòng)態(tài)變化圖

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2010 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林的面積為1 627.21 hm2，與羅丹等（2013）基于RS 和GIS技術(shù)通過(guò)遙感影像得到的1 600.20 hm2紅樹(shù)林面積（2010 年）基本一致。2018 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林的面積為1 665.42 hm2，2010—2018 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林面積有微弱的增加趨勢(shì)?；诩t樹(shù)林保護(hù)區(qū)的建立以及民間對(duì)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)認(rèn)知度的增加，2010—2018 年期間紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)得到了很好的保護(hù)。通過(guò)對(duì)比分析，僅有2 塊紅樹(shù)林圖斑面積減小，共減少了1.37 hm2，演變?yōu)樗颍窗l(fā)現(xiàn)有紅樹(shù)林被開(kāi)發(fā)為養(yǎng)殖塘或其他土地的現(xiàn)象。保護(hù)區(qū)南部的紅樹(shù)林圖斑面積增加明顯，主要為周邊的養(yǎng)殖塘退塘還林，其中29.9 hm2的養(yǎng)殖塘變?yōu)榧t樹(shù)林，9.68 hm2的其他土地變?yōu)榧t樹(shù)林，見(jiàn)表1。

表1 2010—2018 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林面積動(dòng)態(tài)變化情況（hm2）

2.2 海南東寨港紅樹(shù)林碳儲(chǔ)量的估算

2.2.1 紅樹(shù)林碳含量

本次調(diào)查在每個(gè)紅樹(shù)林群落中選取3 棵樣本進(jìn)行碳含量測(cè)定，東寨港紅樹(shù)林各個(gè)群落碳含量見(jiàn)表2。由表2 可以看出海南東寨港紅樹(shù)林不同物種的碳含量存在一定的差異。本次調(diào)查的7 個(gè)紅樹(shù)林群落中，海漆的碳含量最低，為41.0 %，尖瓣海桑的碳含量最高，為49.5 %，海南東寨港紅樹(shù)林碳含量平均為45.6 %，與《濕地指南》給出碳含量默認(rèn)值45.1%較為一致。

表2 海南東寨港紅樹(shù)林群落的碳含量

2.2.2 紅樹(shù)林生物量

紅樹(shù)林植被的生物量包括地上部分和地下部分。地上部分生物量根據(jù)樹(shù)高、胸徑（1.3 m 處）及株數(shù)，采用公式（1）進(jìn)行計(jì)算。紅樹(shù)林群落地上部分生物量占總生物量的67.1 %，地下部分占32.9%（張宏達(dá)等，1998），即紅樹(shù)林地下部分生物量與地上部分生物量之比為0.49。本研究以海南東寨港紅樹(shù)林21 個(gè)樣方的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到海南東寨港紅樹(shù)林群落地上部分生物量平均值為78.9 t·hm-2，地下部分生物量平均值為38.6 t·hm-2，總的生物量為117.5 t·hm-2。

2.2.3 紅樹(shù)林碳儲(chǔ)量

本研究中采用經(jīng)驗(yàn)公式（1） 計(jì)算得到21 個(gè)樣方的紅樹(shù)林地下部分、地上部分和總生物量，2018 年調(diào)查得到的東寨港紅樹(shù)林碳含量平均值為45.6%，可以計(jì)算得到每個(gè)樣方紅樹(shù)林的碳儲(chǔ)量，見(jiàn)表3。植被生物量碳儲(chǔ)量最大的是海漆-海蓮-欖李紅樹(shù)林群落，為153.6 t C·hm-2；最小的是紅海欖群落，為12.3 t C·hm-2；生物量碳儲(chǔ)量平均值為53.6 t C·hm-2。由于調(diào)查時(shí)間限制及紅樹(shù)林濕地土壤取樣難度較大，本次實(shí)地調(diào)查未對(duì)凋落物和土壤進(jìn)行采樣，本文主要參考以下已有的調(diào)查研究成果。

凋落物的產(chǎn)生及紅樹(shù)林本身的代謝功能與氣溫、濕度、風(fēng)速等氣象因子及土壤理化條件有關(guān)，與人類和動(dòng)物干擾也有關(guān)系（周如瓊，2011）。顏葵等（2015）收集的2012 年6 月—2013 年5 月東寨港的白骨壤、角果木、桐花樹(shù)、紅海欖4 個(gè)群落的凋落物數(shù)據(jù)，得到經(jīng)過(guò)分解后殘余在地表的凋落物生物量為12.34 t·hm-2。本次調(diào)查未進(jìn)行凋落物的收集，研究中采用上述已有的凋落物結(jié)果計(jì)算碳儲(chǔ)量，則東寨港紅樹(shù)林濕地凋落物中碳儲(chǔ)量為5.49 t C·hm-2。

表3 海南東寨港紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)各個(gè)樣方生物量和碳儲(chǔ)量

由于紅樹(shù)林濕地土壤取樣相對(duì)困難，所以對(duì)紅樹(shù)林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及分布規(guī)律的研究相對(duì)較少。本次調(diào)查未針對(duì)紅樹(shù)林土壤碳儲(chǔ)量研究進(jìn)行野外取樣，主要參考已有的研究成果。在0～120 m土層的整個(gè)土壤剖面上，海南東寨港紅樹(shù)林山尾、竹山區(qū)域的6 種紅樹(shù)林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量在272.91～909.93 t C·hm-2，平均值為536.3 t C·hm-2（詹紹芬 等，2015）。而胡杰龍等（2015） 估算的海南東寨港紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)單位面積土壤碳儲(chǔ)量?jī)H為170.64 t C·hm-2。由于上述成果均為對(duì)海南東寨港紅樹(shù)林濕地的實(shí)地調(diào)查結(jié)果，本文采用上述研究中土壤碳儲(chǔ)量的平均值353.47 t C·hm-2作為海南東寨港紅樹(shù)林濕地土壤碳儲(chǔ)量水平，在一定程度上可以反映東寨港紅樹(shù)林濕地土壤碳儲(chǔ)量的真實(shí)情況。

針對(duì)東寨港紅樹(shù)林濕地，對(duì)應(yīng)《濕地指南》給出相應(yīng)的參考值，見(jiàn)表4。

表4 海南東寨港紅樹(shù)林濕地的參考值

綜上，海南東寨港紅樹(shù)林植被的碳儲(chǔ)量為53.6 t C·hm-2，凋落物和枯死木等死亡有機(jī)質(zhì)中碳儲(chǔ)量為5.49 t C·hm-2，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為353.47 t C·hm-2，則海南東寨港紅樹(shù)林濕地單位面積碳儲(chǔ)量為412.56 t C·hm-2。

2.3 海南東寨港紅樹(shù)林碳儲(chǔ)量的變化

紅樹(shù)林濕地開(kāi)發(fā)利用導(dǎo)致紅樹(shù)林濕地破壞，面積減少，使得儲(chǔ)存的碳被氧化，以CO2的形式釋放到大氣中，成為大氣的溫室氣體排放源。而紅樹(shù)林濕地本身通過(guò)光合作用自大氣中吸收CO2，形成碳匯。

2.3.1 紅樹(shù)林濕地本身產(chǎn)出的碳吸收（碳匯）

《IPCC2006 國(guó)家溫室氣體排放清單指南》中以20 年為期限，將森林分為過(guò)渡期林地和成熟林地。海南東寨港國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)自1986 年成立至2010 年已有24 年，因此，將2010 年以前保留下來(lái)的紅樹(shù)林假設(shè)為成熟林地，2010 年之后通過(guò)退塘還林等手段恢復(fù)的紅樹(shù)林假設(shè)為過(guò)渡期林地。

海南東寨港國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)屬于熱帶濕潤(rùn)地區(qū)。根據(jù)《濕地指南》，選取熱帶濕潤(rùn)地區(qū)的參數(shù)，紅樹(shù)林生物量的增長(zhǎng)速度取9.9 t·hm-2·a-1。紅樹(shù)林地下部分與地上部分生物量的比值（R） 取0.49，則海南東寨港紅樹(shù)林單位面積的固碳量為6.65 t C·hm-2·a-1?！稘竦刂改稀芳僭O(shè)紅樹(shù)林為成熟林地，死亡有機(jī)物和土壤的碳庫(kù)處于平衡狀態(tài)，默認(rèn)值為0，以紅樹(shù)林群落每年的固碳量來(lái)代表紅樹(shù)林碳吸收能力，即碳匯能力為6.65 t C·hm-2·a-1。

對(duì)于2010 年之后通過(guò)濕度恢復(fù)技術(shù)增加的處于過(guò)渡期的紅樹(shù)林濕地，除了紅樹(shù)林生物量增加導(dǎo)致碳儲(chǔ)量增加，凋落物和土壤中也會(huì)開(kāi)始碳的積累。《濕地指南》 給出的成熟林地碳匯是在假設(shè)紅樹(shù)林濕地死亡有機(jī)質(zhì)和土壤碳庫(kù)處于平衡狀態(tài)的前提下，未考慮紅樹(shù)林濕地凋落物和土壤的碳吸收。由于紅樹(shù)林具有很高的凋落物生產(chǎn)量（陳雅萍 等，2013），因此，在計(jì)算過(guò)渡期紅樹(shù)林濕地的碳匯能力時(shí)不可忽視。東寨港紅樹(shù)林群落凋落物的年產(chǎn)量為12.34 t·hm-2（顏葵等，2015），凋落物中碳儲(chǔ)量為5.49 t C·hm-2·a-1。另外，《濕地指南》給出土壤有機(jī)碳的積累速率為1.62 t C·hm-2·a-1。因此，當(dāng)通過(guò)濕度恢復(fù)手段增加過(guò)渡期的紅樹(shù)林濕地時(shí)，碳匯強(qiáng)度為13.76 t C·hm-2·a-1。

2.3.2 紅樹(shù)林濕地?fù)p失引起的碳排放（碳源）

紅樹(shù)林濕地被港口、碼頭、海鹽池、養(yǎng)殖塘建設(shè)等以采掘?yàn)樘卣鞯暮０稁竦亻_(kāi)發(fā)利用后，由于紅樹(shù)林被砍伐、地表的凋落物和枯木等被移除、土壤被挖掘，直接導(dǎo)致紅樹(shù)林濕地土壤、植被中儲(chǔ)存的有機(jī)碳被快速氧化，釋放進(jìn)入大氣，成為溫室氣體排放源。根據(jù)《濕地指南》中的假設(shè)，海南東寨港紅樹(shù)林濕地開(kāi)發(fā)利用后紅樹(shù)林生物量、死亡有機(jī)物和土壤中的碳儲(chǔ)量全部變?yōu)?，則開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中紅樹(shù)林濕地釋放到大氣中的碳量為412.56 t C·hm-2。

紅樹(shù)林濕地在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋仡愋?，按照《濕地指南?中的紅樹(shù)林濕地排水情況來(lái)計(jì)算。紅樹(shù)林及地表的凋落物和枯木等被移除，其中的碳儲(chǔ)量全部損失，碳排放分別為53.6、5.49 t C·hm-2；排水導(dǎo)致土壤干燥，通常會(huì)增加有機(jī)物分解的速率，從而通過(guò)釋放CO2導(dǎo)致土壤碳儲(chǔ)量的損失，《濕地指南》給出土壤的碳排放系數(shù)為7.9 t C·hm-2·a-1。紅樹(shù)林濕地在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｑ蠛秃恿鞯人驎r(shí)，紅樹(shù)林及地表的凋落物和枯木等也被認(rèn)為全部移除，其中的碳儲(chǔ)量全部損失，碳排放分別為53.6、5.49 t C·hm-2；土壤部分則由于被水淹沒(méi)與大氣隔絕，因此，假設(shè)土壤的碳儲(chǔ)量不會(huì)損失。

紅樹(shù)林濕地在管理與開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的碳源與碳匯見(jiàn)表5。其中，港口、碼頭、海鹽池、養(yǎng)殖塘建設(shè)等以采掘?yàn)樘卣鞯募t樹(shù)林濕地開(kāi)發(fā)利用對(duì)碳儲(chǔ)量的影響最大，紅樹(shù)林濕地變?yōu)檗r(nóng)田等其他陸地釋放的碳儲(chǔ)量次之。

表5 東寨港紅樹(shù)林濕地的碳源與碳匯

2.3.3 2010—2018 年海南東寨港紅樹(shù)林濕地的碳收支

紅樹(shù)林濕地生態(tài)系統(tǒng)是一種重要的海岸濕地類型，具有重要的生態(tài)服務(wù)功能，但由于其直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高，以往人們低估了其生態(tài)價(jià)值和重要性。因此，1960 年以來(lái)在東寨港紅樹(shù)林濕地開(kāi)展了圍海造田、養(yǎng)殖、城市建設(shè)等不合理開(kāi)發(fā)活動(dòng)，使得東寨港紅樹(shù)林濕地面積減少了約50 %。1986 年成立紅樹(shù)林自然保護(hù)區(qū)后，隨著保護(hù)意識(shí)和措施的加強(qiáng)，東寨港紅樹(shù)林面積減少的趨勢(shì)得到了有效的遏制。2010、2018 年濕地面積分別為1 627.21 hm2、1 665.42 hm2，假設(shè)2010 年之前保留下來(lái)的紅樹(shù)林均為成熟林，2010 年后由其他地域類型轉(zhuǎn)換為紅樹(shù)林的均為過(guò)渡期林，紅樹(shù)林與其他土地類型的轉(zhuǎn)換假設(shè)在2010 年全部完成，如表6 所示。

表6 2010—2018 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林濕地的碳收支情況

海南東寨港紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)的碳收支是紅樹(shù)林碳儲(chǔ)量的變化與紅樹(shù)林遭到破壞后產(chǎn)生的碳排放之間相互作用的結(jié)果。根據(jù)2018 年實(shí)地調(diào)查的結(jié)果，成熟紅樹(shù)林的碳儲(chǔ)量為412.56 t C·hm-2；過(guò)渡期紅樹(shù)林的碳儲(chǔ)量為過(guò)渡期林地的碳匯乘以時(shí)間，即110.08 t C·hm-2。2010 年成熟紅樹(shù)林的碳儲(chǔ)量為2018 年成熟紅樹(shù)林碳儲(chǔ)量減去隨著時(shí)間增加的碳儲(chǔ)量（成熟紅樹(shù)林碳匯乘以時(shí)間），即359.66 t C·hm-2。

2010、2018 年紅樹(shù)林濕地的面積分別為1 627.21 hm2、1 665.42 hm2。由表5 可知，2010 年?yáng)|寨港的紅樹(shù)林全部為成熟紅樹(shù)林濕地，碳儲(chǔ)量為5.85伊105t C；2018 年成熟的紅樹(shù)林濕地面積為1 625.84 hm2，碳儲(chǔ)量為6.71伊105t C，過(guò)渡期林地面積為39.58 hm2，碳儲(chǔ)量為4.36伊103t C，總碳儲(chǔ)量為6.75伊105t C。2010—2018 年期間東寨港紅樹(shù)林碳儲(chǔ)量增加了9伊104t C；紅樹(shù)林在此期間退化為水域的面積是1.37 hm2，釋放了81.36 t C。綜上，2010—2018 年期間東寨港紅樹(shù)林濕地碳收支為8.99伊104t，整體上表現(xiàn)為凈碳匯。隨著人們對(duì)紅樹(shù)林生態(tài)效應(yīng)的認(rèn)識(shí)及保護(hù)力度的加強(qiáng)，通過(guò)濕地恢復(fù)增加的紅樹(shù)林面積有所增多，同時(shí)紅樹(shù)林被破壞的現(xiàn)象在近幾年鮮有發(fā)生。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 評(píng)估方法的適用性

《濕地指南》 的發(fā)布主要是為了填補(bǔ)《2006 IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南》有關(guān)濕地的溫室氣體排放和吸收方法學(xué)的空缺，客觀反映了人類活動(dòng)對(duì)濕地溫室氣體源排放和吸收影響的最新科學(xué)認(rèn)識(shí)和進(jìn)展（鄭聚鋒等，2014）。本文的研究對(duì)象是紅樹(shù)林，《濕地指南》 則針對(duì)人類活動(dòng)的特點(diǎn)與類型，更新了紅樹(shù)林的建造、疏伐、木炭生產(chǎn)等活動(dòng)所導(dǎo)致的紅樹(shù)林生物量和枯死木變化的碳排放與吸收的估算參數(shù)，也提供了紅樹(shù)林在破壞和恢復(fù)情況下的碳排放與吸收的估算方法（張稱意等，2014）。本研究在《濕地指南》估算方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)已有文獻(xiàn)和作者的實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)替代了《濕地指南》中碳含量、地下生物量/地上生物量、地上生物碳儲(chǔ)量、死亡有機(jī)質(zhì)碳儲(chǔ)量和土壤碳儲(chǔ)量等相關(guān)參數(shù)，提供了東寨港紅樹(shù)林濕地本身產(chǎn)生的碳吸收以及紅樹(shù)林濕地?fù)p失過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放參考值，進(jìn)一步評(píng)估了2010—2018 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林濕地碳排放、碳吸收變化和碳收支情況，因此，評(píng)估方法適用于東寨港紅樹(shù)林濕地碳收支變化的分析，具有一定的地域代表性。

3.1.2 紅樹(shù)林濕地碳收支變化的原因與措施

紅樹(shù)林濕地具有高效的固碳能力，通過(guò)光合作用吸收儲(chǔ)存大氣中的CO2，對(duì)于降低溫室效應(yīng)有不可替代的作用（唐博等，2014）。但是當(dāng)紅樹(shù)林濕地在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中被破壞時(shí)，碳儲(chǔ)量被氧化為CO2釋放到大氣中，成為大氣的溫室氣體排放源。因此，紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)的碳收支的變化主要是由紅樹(shù)林遭到破壞或修復(fù)所引起的。保護(hù)與修復(fù)紅樹(shù)林濕地的作用則相當(dāng)于穩(wěn)定或增加碳匯，這對(duì)于減緩氣候變化有重要的作用。紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)具有較高的碳儲(chǔ)量和碳匯能力，其退化和消失有可能擾動(dòng)到1 m 深度的土壤碳儲(chǔ)量變化（Trisha et al，2014）。本研究表明，以采掘?yàn)樘卣鞯暮０稁竦亻_(kāi)發(fā)利用方式（港口、碼頭、海鹽池、養(yǎng)殖塘建設(shè)等） 對(duì)碳循環(huán)的破壞最大，碳排放為412.56 t hm-2，而紅樹(shù)林濕地的碳儲(chǔ)存一旦被破壞，即使重建紅樹(shù)林，也難以在短時(shí)間恢復(fù)。本次研究分析并給出了紅樹(shù)林濕地在不同開(kāi)發(fā)利用背景下碳源、碳匯能力的參數(shù)值，但由于所針對(duì)紅樹(shù)林變動(dòng)的年限較短，沒(méi)有體現(xiàn)紅樹(shù)林在以采掘?yàn)樘卣鞯拈_(kāi)發(fā)利用過(guò)程中巨大的碳儲(chǔ)量損失。這些工作對(duì)于評(píng)估紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)在全球碳平衡及氣候治理中的作用具有重要的意義，有待在今后的工作中繼續(xù)完善。

3.2 結(jié)論

本文通過(guò)實(shí)地調(diào)查和參考文獻(xiàn)提供的數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)公式和《濕地指南》等手段，研究了海南東寨港紅樹(shù)林濕地碳收支情況，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1） 根據(jù)Google 地圖信息的目視解譯成果，2010 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林的面積為1 627.21 hm2，2018年?yáng)|寨港紅樹(shù)林的面積為1 665.42 hm2，2010—2018 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林面積沒(méi)有明顯的變化。通過(guò)對(duì)比分析，2010—2018 年期間，紅樹(shù)林面積減小了1.37 hm2，演變?yōu)樗?，未發(fā)現(xiàn)有紅樹(shù)林被破壞；保護(hù)區(qū)南部紅樹(shù)林周邊的其他地域類型恢復(fù)為紅樹(shù)林，其中29.9 hm2的養(yǎng)殖塘變?yōu)榧t樹(shù)林，9.68 hm2的其他土地變?yōu)榧t樹(shù)林。

（2） 采用實(shí)測(cè)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)作為參數(shù)，利用《濕地指南》提供的方法計(jì)算出2010 年?yáng)|寨港成熟紅樹(shù)林濕地總的碳儲(chǔ)量為359.66 t C·hm-2；2018年成熟紅樹(shù)林地總的碳儲(chǔ)量為412.586 t C·hm-2，過(guò)渡期紅樹(shù)林地碳儲(chǔ)量為110.08 t C·hm-2。

（3）2010—2018 年期間，東寨港紅樹(shù)林濕地受人類開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)的影響，濕地面積出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，因而出現(xiàn)相應(yīng)的碳排放或碳吸收等變化。2010 年?yáng)|寨港紅樹(shù)林總的碳儲(chǔ)量為5.85伊105t C，2018 年總碳儲(chǔ)量為6.75伊105t C，2010—2018 年期間紅樹(shù)林碳儲(chǔ)量增加了9.0伊104t C。另外，紅樹(shù)林濕地轉(zhuǎn)變?yōu)樗虻拿娣e為1.37 hm2，釋放了81.36 t C。因此，2010—2018 年期間東寨港紅樹(shù)林濕地碳收支為+8.99伊104t，整體上表現(xiàn)為凈碳匯。

致謝：參加本文外業(yè)調(diào)查工作的人員除了本文作者外，還有自然資源部第三海洋研究所的陳順洋、邢炳鵬、譚紅建、郭海峽以及北京師范大學(xué)的許映軍、龍爽、黃靖玲、周華真和徐粒等人，在此謹(jǐn)表謝忱！