張驍棟,朱建華,康曉明,*,顏 亮,李 勇,張克柔,閆鐘清,李 猛

1 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究所,濕地生態(tài)功能與恢復(fù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100091 2 四川若爾蓋高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站, 阿壩藏族羌族自治州 624500 3 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護(hù)研究所, 北京 100091

濕地是重要的土地利用類型之一,為人類提供眾多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。全球濕地面積為12.1×106km2[1],僅占陸地表面積的8%,但儲(chǔ)存了約20%—30%的陸地土壤碳[2],在陸地碳循環(huán)中起重要作用。天然濕地由于缺氧導(dǎo)致低分解速率,被光合作用固定的CO2能在濕地系統(tǒng)中長(zhǎng)期保存[3]。同時(shí),濕地是重要的CH4排放源,淡水濕地貢獻(xiàn)了約35%—55%的全球CH4排放[4]。隨著氣候變化和人類活動(dòng)加劇,自1970年以來全球天然濕地的面積下降35%[1],濕地遭受嚴(yán)重的退化威脅。濕地受擾動(dòng)后深層有機(jī)碳加速分解,溫度與降水格局變化也深刻影響濕地的碳循環(huán)過程,從而碳源匯格局發(fā)生變化[5]。據(jù)IPCC第6次評(píng)估報(bào)告,濕地CH4排放與生物質(zhì)燃燒的變化受厄爾尼諾—南方濤動(dòng)的驅(qū)動(dòng),是引起大氣CH4濃度年際變異的主要原因[6]。受氣候變化、土地利用變化、管理措施等諸多因素的影響,濕地溫室氣體通量的評(píng)估存在較高的不確定性[6]。

《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》(UNFCCC)要求各締約方定期編制并提交由人類活動(dòng)所導(dǎo)致的溫室氣體排放與吸收的國(guó)家清單,為此IPCC出版了系列技術(shù)指南,為締約方編制準(zhǔn)確、透明、可比和完整的國(guó)家清單提供方法論[7]。濕地作為“農(nóng)業(yè)、林業(yè)及其他土地利用(AFOLU)”的一部分,其清單編制方法學(xué)的框架雛形首次在《2006 IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南》(以下簡(jiǎn)稱《2006清單指南》)第4卷第7章提出[8]。隨著新技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用,科研人員對(duì)溫室氣體排放的認(rèn)知大幅提升,大量更精細(xì)化的排放因子和核算方法公開發(fā)表,逐步納入IPCC的方法學(xué)體系?！?013 IPCC 2006 國(guó)家溫室氣體清單指南的增補(bǔ)：濕地》(以下簡(jiǎn)稱《2013濕地增補(bǔ)》)[9]和《IPCC 2006 年國(guó)家溫室氣體清單指南 2019 精細(xì)化》(以下簡(jiǎn)稱《2019精細(xì)化指南》)中第4卷第7章[10]均是在《2006清單指南》的基礎(chǔ)上對(duì)濕地方法學(xué)的完善,擴(kuò)充了不同濕地類型和人類活動(dòng)方式下溫室氣體的評(píng)估方法,更新或細(xì)化了不同氣候帶、植被、人類活動(dòng)下的缺省因子。三部清單指南關(guān)系密切,其中《2013濕地增補(bǔ)》和《2019精細(xì)化指南》不能單獨(dú)使用,必須參考《2006清單指南》才能構(gòu)建相對(duì)完整的濕地清單方法學(xué)。已有科學(xué)家整理了《2013濕地增補(bǔ)》相對(duì)于《2006清單指南》的改進(jìn)和更新[11—12],但《2019精細(xì)化指南》發(fā)布后關(guān)于濕地方法學(xué)的更新還未有梳理。此外,IPCC指南中對(duì)濕地的定義和分類與中國(guó)現(xiàn)行的土地利用類型和并不一致,并且其提供的缺省參數(shù)對(duì)中國(guó)地區(qū)的覆蓋亦不充分。因此,亟需在IPCC的框架下開發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的濕地清單方法學(xué),以降低清單編制的不確定性。為了理清目前多套IPCC濕地清單編制方法學(xué)的相互聯(lián)系和最新進(jìn)展,充分認(rèn)識(shí)中國(guó)濕地清單研究與IPCC方法的異同和銜接,加快構(gòu)筑中國(guó)的濕地清單方法學(xué)體系,本文系統(tǒng)梳理《2006清單指南》、《2013濕地增補(bǔ)》和《2019精細(xì)化指南》中與濕地相關(guān)部分,比較后兩套方法學(xué)相對(duì)于《2006清單指南》的更新內(nèi)容,并結(jié)合我國(guó)當(dāng)前濕地清單編制的結(jié)果和相關(guān)研究進(jìn)展,提出現(xiàn)存濕地清單編制的不足和改進(jìn)建議。

1 濕地清單編制方法學(xué)發(fā)展

1.1 清單方法學(xué)中濕地的定義與分類

《2006清單指南》對(duì)濕地的定義為：“全年或一年中部分時(shí)間被水覆蓋或浸透,且不屬于林地、農(nóng)田、草地類別的任何土地”。此定義將濕地與林地、農(nóng)田、草地、居住地等土地利用類型并列[11]?！?013濕地增補(bǔ)》更新了這一定義,聲明濕地可能屬于任何一種其他IPCC土地利用類型,被核算區(qū)域的土地利用歸類取決于國(guó)家土地利用劃分。例如,森林泥炭地可采用《2013濕地增補(bǔ)》來核算,但統(tǒng)計(jì)歸口仍在林地[9]?！?006清單指南》中的水淹地定義為因人類活動(dòng)改變了水域面積的水體,主要包含因灌溉、發(fā)電、航運(yùn)而修建的水庫(kù)或蓄水池,而天然的河流與湖泊未計(jì)算在內(nèi)(水域面積因人類活動(dòng)而變化除外)[8]。《2019精細(xì)化指南》拓展了水淹地的定義,還涉及因人類活動(dòng)而改變水文特征的水域及挖掘修建的溝渠和池塘[10]。

由于可獲取的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)非常有限,《2006清單指南》僅提供了管理泥炭地的溫室氣體清單方法學(xué)[8]?！?013濕地增補(bǔ)》進(jìn)一步將管理泥炭地分為“排干的有機(jī)土濕地”和“還濕的有機(jī)土濕地”,新增“濱海濕地”(包括紅樹林、潮汐濕地、海草床)和“內(nèi)陸礦質(zhì)土濕地”(不滿足有機(jī)土條件的內(nèi)陸濕地,不包括鹽堿地和永久水淹地)[9]。另外,《2013濕地增補(bǔ)》的第6章“處理廢水的人工濕地”是對(duì)《2006清單指南》第5卷第6章“廢水處理與排放”的補(bǔ)充[9]。通過重新劃分濕地類型,使研究者對(duì)濕地有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),使各國(guó)在制定溫室氣體排放清單過程中更全面的考慮各種濕地類型[12]。

由于管理目的不同,IPCC的濕地范圍與中國(guó)現(xiàn)行濕地管理范圍存在差異。IPCC更關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)濕地的影響,泥炭地和水淹地是焦點(diǎn)且最早在《2006清單指南》就提出了,濱海濕地和內(nèi)陸礦質(zhì)土濕地因土地利用變化頻繁也在《2013濕地增補(bǔ)》中補(bǔ)充。為了方便對(duì)濕地的管理,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010—2017)從耕地、林地、草地、水域及水利設(shè)施這4個(gè)一級(jí)類中選了14個(gè)二級(jí)類作為附錄B“濕地”,這為與IPCC的土地利用分類轉(zhuǎn)換提供了便利。然而,仍然有一些細(xì)節(jié)阻礙IPCC和《土地利用現(xiàn)狀分類》完美銜接。例如,IPCC僅考慮生長(zhǎng)植物的“濱海濕地”,而《土地利用現(xiàn)狀分類》中的沿海灘涂并未區(qū)分是否覆蓋植被。《2013濕地增補(bǔ)》將內(nèi)陸濕地分為排干的內(nèi)陸有機(jī)土、還濕的內(nèi)陸有機(jī)土和內(nèi)陸礦質(zhì)土濕地,但《土地利用現(xiàn)狀分類》中沒有依據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)含量劃分土地類型,只能將森林沼澤、灌叢沼澤、沼澤草地、內(nèi)陸灘涂一并歸為“內(nèi)陸濕地”(圖1)?！锻恋乩矛F(xiàn)狀分類》已應(yīng)用于第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)土三調(diào)”),能夠保障溫室氣體清單編制的長(zhǎng)期連續(xù)數(shù)據(jù)需求。原國(guó)家林業(yè)局于2009—2013年開展第二次全國(guó)濕地資源調(diào)查(以下簡(jiǎn)稱“濕地二調(diào)”)。濕地二調(diào)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《濕地分類》(GB/T24708—2009)將濕地分為近海與海岸濕地、沼澤濕地、湖泊濕地、河流濕地和人工濕地?！稘竦胤诸悺泛w的濕地范圍比IPCC要寬泛許多,IPCC的濕地僅對(duì)應(yīng)了《濕地分類》中“近海與海岸濕地”的潮下水生層(僅海草床)、紅樹林和潮間帶沼澤,大部分“沼澤濕地”和“人工濕地”類型,以及“河流濕地”中洪泛平原濕地(圖1)。因此,從《濕地分類》到IPCC分類的轉(zhuǎn)換相對(duì)復(fù)雜?！锻恋乩矛F(xiàn)狀分類》和《濕地分類》都涵蓋了天然水域,如湖泊、河流、近海水域等,而天然水域被認(rèn)為受人類影響較少而不在IPCC的估算范圍之內(nèi)。

圖1 IPCC濕地分類、《土地利用現(xiàn)狀分類》、《濕地分類》的對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.1 Correspondence among IPCC wetland types, “Current land use classification” and “wetland classification”IPCC: 聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)

1.2 濕地溫室氣體排放/清除的評(píng)估方法

IPCC的清單指南體系包括從簡(jiǎn)單到復(fù)雜3個(gè)不同層級(jí)的方法學(xué),使締約方可根據(jù)本國(guó)的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和排放/清除因子的可獲得性選擇合適的方法,具有一定的靈活性[13]。第一層級(jí)(Tier 1)采用清單指南的基本方法及缺省排放/清除因子,活動(dòng)水平數(shù)據(jù)來自國(guó)際數(shù)據(jù)庫(kù)；第二層級(jí)(Tier 2)采用與第一層級(jí)相同的方法,但采用具有較高分辨率的本國(guó)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和排放/清除因子；第三層級(jí)(Tier 3)為分辨率更高的、考慮更多因素的、技術(shù)要求更高的特定方法,如采用國(guó)家碳計(jì)量系統(tǒng)或模型工具、基于高分辨率的統(tǒng)計(jì)或遙感數(shù)據(jù)作為活動(dòng)水平數(shù)據(jù)。由于采用Tier 1會(huì)帶來較大的不確定性,IPCC鼓勵(lì)各國(guó)政府和學(xué)者基于Tier 2和Tier 3的方法學(xué),建立符合本國(guó)實(shí)際情況的溫室氣體清單排放/清除因子和活動(dòng)水平數(shù)據(jù)庫(kù)[12]。

從《2006清單指南》到《2013濕地增補(bǔ)》,濕地的類型和人類活動(dòng)方式更加豐富(表1)?！?013濕地增補(bǔ)》以決策樹的形式指引找到合適的估算方法,根據(jù)土壤的有機(jī)碳含量將濕地判為“有機(jī)土濕地”或“礦質(zhì)土濕地”,根據(jù)濕地的淹水時(shí)間判定是否為“水淹地”,根據(jù)濕地的地理位置判為“內(nèi)陸濕地”和“濱海濕地”,以及根據(jù)現(xiàn)存土地類型的年限判定“仍為某一類型的濕地”或“轉(zhuǎn)化為某一類型的濕地”。由于土地利用類型改變后死有機(jī)質(zhì)和土壤碳庫(kù)仍需要一定的時(shí)間才能達(dá)到新的穩(wěn)態(tài),IPCC將這個(gè)達(dá)到新穩(wěn)態(tài)的時(shí)間缺省值設(shè)為20年,即在土地利用類型變化的第1—20年認(rèn)定為“轉(zhuǎn)化為某一類型的濕地”,在土地利用類型變化的第21年起認(rèn)定為“仍為某一類型的濕地”[8]。

對(duì)于有植被覆蓋的濕地,CO2排放/清除的估算方法總體上基于《2006清單指南》第4卷第2章的通用方法,即通過生物碳庫(kù)、死有機(jī)質(zhì)碳庫(kù)和土壤碳庫(kù)的變化來估算?！?013濕地增補(bǔ)》根據(jù)不同濕地類型的核算方法有所改進(jìn)。例如,在排干有機(jī)土濕地中除了考慮碳庫(kù)變化,還新增了溝渠轉(zhuǎn)運(yùn)的離場(chǎng)(off-site)CO2；對(duì)還濕有機(jī)土濕地的CO2采用了通量途徑估算,以降低不確定性[11]。濱海濕地和內(nèi)陸礦質(zhì)土濕地的CO2排放/清除核算方法仍基于通用方法,但針對(duì)不同的氣候區(qū)、植被類型、管理方式等更新了碳庫(kù)參考值?！?019精細(xì)化指南》在處理人類活動(dòng)引起水淹地時(shí),僅提供了新建水淹地的CO2方法學(xué),包括因土地利用類型變化而引起的碳庫(kù)變化和新增水淹地的CO2排放。同時(shí),《2019精細(xì)化指南》認(rèn)為在建壩20年后水庫(kù)的CO2排放主要是上游運(yùn)來的含碳物質(zhì),為了避免重復(fù)計(jì)算而不考慮。

濕地中非CO2溫室氣體——CH4和N2O——排放是濕地廣受關(guān)注的重要原因之一。IPCC濕地清單方法學(xué)中非CO2溫室氣體排放一般采用排放因子法計(jì)算?！?006清單指南》認(rèn)為排干的泥炭地中CH4排放不顯著,因此只提供了基于氣候區(qū)和土壤營(yíng)養(yǎng)的N2O排放因子。然而,在《2013濕地增補(bǔ)》中新的研究認(rèn)為排干的泥炭地仍然存在CH4排放,因此補(bǔ)充了CH4計(jì)算方法。關(guān)于濱海濕地和內(nèi)陸礦質(zhì)土濕地,《2013濕地增補(bǔ)》為還濕和新建的濕地提供了基于鹽度和氣候區(qū)的CH4排放因子,還為沿海養(yǎng)殖場(chǎng)提供基于養(yǎng)殖規(guī)模的N2O排放因子?！?019精細(xì)化指南》中將水淹地的CH4排放分成水面擴(kuò)散與氣泡排放、壩下出水口的脫氣排放兩部分,并按氣候區(qū)給出了相應(yīng)的排放因子。

2 中國(guó)濕地溫室氣體清單編制研究進(jìn)展

2.1 中國(guó)濕地溫室氣體清單編制

中國(guó)濕地清單編制采用了IPCC三個(gè)方法層級(jí)中Tier 2的策略,即按照指南方法學(xué)計(jì)算,但活動(dòng)水平數(shù)據(jù)來源于原國(guó)土資源部土地利用現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì),排放/清除因子來源于國(guó)內(nèi)相關(guān)研究文獻(xiàn)(表2)。目前中國(guó)已向UNFCCC提交三次國(guó)家信息通報(bào)和兩次兩年更新報(bào)。第一次(1994年清單)和第二次(2005年清單)國(guó)家信息通報(bào),以及第一次兩年更新報(bào)(2012年清單)中的“土地利用變化和林業(yè)”部分僅包含了林地,而未考慮農(nóng)地、草地、濕地及木質(zhì)林產(chǎn)品的溫室氣體[74—76]。在2019年提交的第三次國(guó)家信息通報(bào)(2010年清單)和第二次兩年更新報(bào)(2014年清單)中,中國(guó)首次報(bào)告了濕地溫室氣體清單。2010年中國(guó)內(nèi)陸濕地(不包含水域)和濱海濕地年吸收45.06 Tg CO2/a(相當(dāng)于12.29 Tg C/a),同時(shí)排放1.74 Tg CH4/a(相當(dāng)于1.30 Tg C/a)[77]；2014年中國(guó)內(nèi)陸濕地(不包含水域)和濱海濕地年吸收44.54 Tg CO2/a(相當(dāng)于12.14 Tg C/a),同時(shí)排放1.72 Tg CH4/a(相當(dāng)于1.29 Tg C/a)[78]。目前濕地清單沒有考慮N2O,主要是目前關(guān)于濕地N2O排放的數(shù)據(jù)還十分有限；另一方面,N2O 釋放主要?dú)w因于人類活動(dòng)輸入,如農(nóng)藥化肥施用、水產(chǎn)養(yǎng)殖等人類活動(dòng)導(dǎo)致的氮負(fù)荷變化,這些農(nóng)業(yè)活動(dòng)的排放未在濕地核算。

表 2 中國(guó)濕地溫室氣體清單的CO2和CH4排放/清除因子

濕地溫室氣體清單的不確定因素主要來自活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和排放/清除因子。目前全國(guó)尺度關(guān)于濕地CO2排放/清除的研究較少,不同研究間濕地平均凈固碳速率范圍0.52—2.24 t C hm-2a-1(表3)。濕地生態(tài)系統(tǒng)的凈固碳過程包含植物光合作用、植物呼吸和土壤微生物呼吸過程,其中植物光合作用和呼吸作用受光照、物候等因素的影響隨晝夜和季節(jié)波動(dòng)較大,因此凈固碳速率的變異性較大。段曉男等(2008)的研究表明,中國(guó)沼澤濕地(包含內(nèi)陸沼澤和濱海濕地共939.73萬hm2)的碳匯能力為4.91 Tg C/a[80],比濕地清單結(jié)果約低60%。Xiao等(2019)基于第二次濕地資源調(diào)查的結(jié)果估算全國(guó)濕地年凈碳匯量為120.23 Tg C/a[79],傅伯杰(2019)基于遙感來源的濕地面積估算中國(guó)濕地碳匯量為50.20 Tg C/a,分別比濕地清單結(jié)果高9倍和3倍[81]。不同研究間濕地凈固碳量的差異主要是由于濕地面積差異很大,Xiao等(2019)和傅伯杰(2019)的研究都將水域都納入了計(jì)算,使結(jié)果高于其他研究[77—78, 80]。與CO2相比,不同研究采用排放因子法[77—78, 82—83]和模型法[84—87]估算全國(guó)濕地CH4排放的結(jié)果較為接近,大多數(shù)研究結(jié)果表明中國(guó)濕地CH4的年排放量為1.29—2.25 Tg C/a(表4)。濕地甲烷排放的主要影響因子為溫度、濕度和降水等,這些數(shù)據(jù)較易獲得且一致性高,使CH4的評(píng)估不確定性低于CO2。

表3 全國(guó)尺度濕地碳匯能力研究

表4 全國(guó)尺度濕地CH4排放研究比較

2.2 中國(guó)區(qū)域濕地研究對(duì)IPCC方法學(xué)參考值的貢獻(xiàn)

中國(guó)地區(qū)的研究對(duì)溫室氣體排放/清除因子和碳庫(kù)參考值的貢獻(xiàn)集中于濱海濕地和內(nèi)陸礦質(zhì)土濕地的章節(jié)?！?013濕地增補(bǔ)》中采納的中國(guó)數(shù)據(jù)主要來自于紅樹林濕地[88—91],沒有鹽沼濕地和海草床濕地。從《2013濕地增補(bǔ)》發(fā)布至今,隨著“藍(lán)碳”概念熱度上升,中國(guó)對(duì)濱海濕地鹽沼和紅樹林的碳庫(kù)以及碳通量做了大量調(diào)查研究[92—94]。除了氣候帶變化,鹽沼和紅樹林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同優(yōu)勢(shì)植物群落的碳庫(kù)和碳通量也有差異[95—97]。這些成果在編制濕地清單時(shí)可作為國(guó)家水平排放因子使用。中國(guó)對(duì)海草床的研究起步較晚,最近幾年才逐漸明晰中國(guó)海草床的分布范圍[98],但關(guān)于恢復(fù)海草床的碳匯效應(yīng)仍存空白[99]。中國(guó)對(duì)《2013濕地增補(bǔ)》中內(nèi)陸礦質(zhì)土濕地貢獻(xiàn)的數(shù)據(jù)主要來自于三江平原的天然濕地、濕地轉(zhuǎn)化為農(nóng)田、以及還濕濕地的相關(guān)研究[82, 100—102]。三江平原自20世紀(jì)50年代以來經(jīng)歷數(shù)次大規(guī)模排水和農(nóng)墾,水位和濕地景觀發(fā)生巨大變化[103]。作為中國(guó)最早開展?jié)竦匮芯康牡貐^(qū),三江平原積累了大量數(shù)據(jù)為《2013濕地增補(bǔ)》提供支撐。目前中國(guó)東北地區(qū)與青藏高原濕地碳儲(chǔ)量和碳通量的研究較多,而長(zhǎng)江中下游平原和黃河中下游平原濕地的研究相對(duì)較少[104]?！?013濕地增補(bǔ)》的排干和還濕有機(jī)土濕地的章節(jié)沒有來自中國(guó)的數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)。事實(shí)上,研究人員對(duì)中國(guó)最大的泥炭沼澤濕地——若爾蓋濕地——已開展了一些排水和還濕對(duì)濕地碳儲(chǔ)量和碳通量的研究[105—106]。若爾蓋濕地作為高原泥炭地的典型,不適合歸類于IPCC現(xiàn)有的北方氣候、溫帶、熱帶或亞熱帶氣候區(qū),但可以作為中國(guó)獨(dú)特的高原氣候區(qū)為國(guó)家水平的排放因子填補(bǔ)空缺。

《2019精細(xì)化指南》中的水淹地的主要核算對(duì)象為水庫(kù)。中國(guó)是世界上水庫(kù)最多的國(guó)家[107]。據(jù)國(guó)土三調(diào)結(jié)果,我國(guó)水庫(kù)水面336.84萬hm2,占我國(guó)內(nèi)陸水域面積9.28%[108]。三峽水庫(kù)是中國(guó)目前最大的水庫(kù),依河谷而建,在水庫(kù)形態(tài)、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能等方面具有典型性。近10年來科學(xué)家圍繞三峽庫(kù)區(qū)相繼開展了干流、支流、消落帶及壩下河段溫室氣體通量監(jiān)測(cè)工作,認(rèn)為現(xiàn)階段三峽水庫(kù)CO2通量在全球處于中等偏上水平,但CH4通量則在全球處于中等偏低的水平[107]。三峽水庫(kù)的溫室氣體研究是中國(guó)水庫(kù)溫室氣體相關(guān)領(lǐng)域的典型,《2019精細(xì)化指南》亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)水庫(kù)的排放系數(shù)參考的中國(guó)的研究也主要來源于三峽庫(kù)區(qū)[109—112]。除了水庫(kù),《2019精細(xì)化指南》中其他人工濕地(如農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘和溝渠)的CH4排放因子也采納了一些來自中國(guó)的研究[113—114]。

2.3 中國(guó)濕地研究在高層級(jí)方法學(xué)開發(fā)與實(shí)踐

IPCC的Tier 3方法學(xué)可采用締約國(guó)各自長(zhǎng)期運(yùn)行的清查測(cè)量系統(tǒng),以及地理信息系統(tǒng)的分類、遙感模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷确椒??！?013濕地增補(bǔ)》中提到了可采用CENTURY、DNDC、CH4MOD、CLM等模型結(jié)合國(guó)家水平的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)編制濕地清單。中國(guó)的科學(xué)家在這些模型的開發(fā)中起到了重要作用,并應(yīng)用于中國(guó)的點(diǎn)位和區(qū)域等不同尺度的研究。DNDC模型由李長(zhǎng)生最初開發(fā)建立,起初是為了模擬美國(guó)農(nóng)業(yè)土壤N2O排放[115]。隨著DNDC模型功能模塊不斷拓展,模擬的溫室氣體也延伸到CO2和CH4,且能支持不同生態(tài)系統(tǒng)類型的模擬。許多中國(guó)科學(xué)家參與了模型功能拓展和驗(yàn)證的工作[116]。Wetland-DNDC是在DNDC模型基礎(chǔ)上加入了土壤水文參數(shù)、土壤溫度參數(shù)和土壤碳軌跡,從而滿足濕地水位變化的特殊需求[117]。迄今DNDC在中國(guó)的內(nèi)陸濕地、濱海濕地和水庫(kù)的點(diǎn)位尺度上已有較多應(yīng)用[118—120],而區(qū)域尺度的評(píng)估上主要圍繞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)展開[121—122]。Huang等(2004)[123]開發(fā)的CH4MOD模型可有效模擬不同氣候、土壤及農(nóng)業(yè)管理下的稻田甲烷排放,該模型的輸入?yún)?shù)相對(duì)較少且容易獲取,適合于模型的區(qū)域化應(yīng)用。Li等(2010)[124]在CH4MOD 的基礎(chǔ)上,基于稻田與自然濕地產(chǎn)甲烷底物、植物生長(zhǎng)過程以及土壤氧化還原電位變化過程之間的差異,對(duì)模型進(jìn)行了修改,建立自然濕地甲烷排放模型CH4MODwetland。該模型對(duì)青藏高原濕地、南方濕地等區(qū)域具有較好的模擬效率[124—125]。DLEM是一種全球植被動(dòng)態(tài)模型,旨在定量模擬和分析自然因素和人類活動(dòng)雙重驅(qū)動(dòng)下陸地生態(tài)系統(tǒng)過程和格局的變化,以及陸地生態(tài)系統(tǒng)與人類系統(tǒng)、氣候系統(tǒng)之間的相互作用與反饋[126]。Xu等(2012)利用DLEM模擬了1949—2008年中國(guó)沼澤CH4排放的時(shí)空格局,認(rèn)為濕地面積減少是濕地CH4排放減少的主要原因[85]。TRIPLEX-GHG是基于IBIS模型發(fā)展而來的用于量化陸地生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體動(dòng)態(tài)的過程模型,將水位模塊和CH4模塊整合到IBIS模型中[84]。Zhu等(2016)[87]基于TRIPLEX-GHG對(duì)中國(guó)濕地的研究認(rèn)為,從1978—2008年人類活動(dòng)引起的濕地CH4排放減少抵消了氣候變化引起的CH4增加。目前采用高層級(jí)方法學(xué)對(duì)濕地CH4評(píng)估的實(shí)踐在區(qū)域和全球尺度上相對(duì)成熟[127],但對(duì)濕地CO2和NO2的模型評(píng)估依然薄弱[128]。

3 未來我國(guó)IPCC濕地溫室氣體清單研究展望

基于《2006清單指南》、《2013濕地增補(bǔ)》和《2019精細(xì)化指南》,濕地溫室氣體清單編制的方法學(xué)和參數(shù)庫(kù)日益充實(shí)。然而,在編制中國(guó)濕地溫室氣體清單的過程中,由于濕地分類框架銜接、管理活動(dòng)水平數(shù)據(jù)缺失、研究分布不均勻等問題,清單的不確定性較高。為了降低濕地清單的不確定性,在未來的濕地研究和管理中需針對(duì)IPCC的清單需求作一定調(diào)整,具體可從以下幾方面努力：

(1)完善濕地分類框架銜接,提高濕地管理活動(dòng)數(shù)據(jù)透明度

活動(dòng)水平數(shù)據(jù)的可獲得性是限制國(guó)家清單不確定性的主要原因。我國(guó)現(xiàn)行的濕地分類與IPCC的分類框架仍不匹配。例如,有機(jī)土濕地和濕地的土地利用變化都是IPCC關(guān)注的重點(diǎn),但相關(guān)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)目前沒有權(quán)威的數(shù)據(jù)來源。近年來,中國(guó)實(shí)施了許多生態(tài)保護(hù)工程增加濕地面積[129],同時(shí)也有一些高固碳能力的沼澤濕地轉(zhuǎn)化為其他土地利用[130]。僅從土地利用統(tǒng)計(jì)獲得的濕地面積凈變化值不能代表濕地變化的實(shí)際情況,因此進(jìn)一步公開濕地轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出的面積數(shù)據(jù)將有效降低濕地清單編制的不確定性。

(2)均衡不同氣候區(qū)和濕地類型的研究

國(guó)家濕地溫室氣體清單編制中的溫室氣體排放/清除因子是按照濕地類型和氣候區(qū)劃分的,目前我國(guó)仍有一些氣候區(qū)和濕地類型的研究不夠充分。濱海濕地紅樹林和鹽沼濕地研究都較多,但是海草床碳匯的相關(guān)研究仍存空白。三江平原和青藏高原是中國(guó)沼澤濕地分布最集中的兩大區(qū)域,研究和數(shù)據(jù)都相對(duì)豐富。然而,對(duì)于零星分布于其他區(qū)域的沼澤濕地和內(nèi)陸灘涂,尤其是黃河中下游濕地區(qū)和長(zhǎng)江中下游濕地區(qū)的研究仍不充分,僅在太湖濕地、鄱陽(yáng)湖濕地等的大型湖泊岸帶有研究[131—133]。此外,IPCC的清單方法學(xué)考慮了通過溝渠轉(zhuǎn)運(yùn)的有機(jī)碳作為離場(chǎng)CO2,這方面的研究目前也較少[134]。

(3)加強(qiáng)濕地管理活動(dòng)的相關(guān)研究

IPCC的清單方法學(xué)強(qiáng)調(diào)人類活動(dòng)引起的溫室氣體排放,但我國(guó)現(xiàn)有的研究相對(duì)集中于國(guó)際重要濕地、自然保護(hù)區(qū)、國(guó)家公園等擾動(dòng)較少的區(qū)域。這些地區(qū)中一般植被覆蓋較高,碳匯也較大。然而,中國(guó)仍有48%的濕地未納入管理。這些未納入管理的濕地,如近海水域和航道等,可能存在挖沙、采掘等活動(dòng)也會(huì)影響濕地的溫室氣體排放。目前關(guān)于退耕還濕、退草還濕、退塘還濕等措施,以及土地利用轉(zhuǎn)化對(duì)碳匯效應(yīng)的研究仍然薄弱[87, 100]。

(4)科學(xué)評(píng)估海洋漁業(yè)碳匯

中國(guó)是一個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó),中國(guó)的漁業(yè)產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的60%以上[135]。水產(chǎn)養(yǎng)殖被IPCC視為溫室氣體排放源,還提供了基于養(yǎng)殖規(guī)模的N2O估算方法學(xué)[9]。目前的濕地清單編制中沒有計(jì)算水產(chǎn)養(yǎng)殖的部分,但隨著未來UNFCCC對(duì)締約國(guó)提交信息要求的提高,中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖的溫室氣體評(píng)估不可忽略。在中國(guó)的一些海洋碳匯研究中,認(rèn)為海水養(yǎng)殖具有巨大的碳匯潛力[136],這與國(guó)際上認(rèn)識(shí)矛盾。對(duì)濱海養(yǎng)殖究竟是碳匯還是碳源的認(rèn)識(shí)目前有較大的爭(zhēng)論,還需開展更多的研究及科學(xué)評(píng)估工作,為漁業(yè)碳匯提供更多的證據(jù)支持。

(5)重視Tier 3清單方法學(xué)發(fā)展

在補(bǔ)充和完善研究類型和排放因子的基礎(chǔ)上,還需積極努力開發(fā)Tier 3方法學(xué)。遙感數(shù)據(jù)具有易獲取、時(shí)空連續(xù)等優(yōu)勢(shì),生態(tài)系統(tǒng)模型具有較好的時(shí)空外推性,并可結(jié)合未來氣候情景數(shù)據(jù)和不同管理方式進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。因此,結(jié)合遙感數(shù)據(jù)和生態(tài)系統(tǒng)模型編制濕地溫室氣體清單,不僅可降低濕地清單的不確定性,還有利于降低人力、物力等資源消耗,提高計(jì)算效率和頻次。除IPCC清單指南中提及的CENTURY、Wetland-DNDC、CH4MOD、CLM模型,其他模型如TEM,VPM,DLEM,TRIPLEX等模型也可用來估算區(qū)域尺度的生態(tài)系統(tǒng)碳通量[87, 137—138]。未來可開發(fā)適合于不同氣候區(qū)和濕地類型的參數(shù)體系,優(yōu)化模型碳循環(huán)相關(guān)的關(guān)鍵過程,進(jìn)而提高上述模型對(duì)區(qū)域尺度碳通量的模擬精度。

4 結(jié)論

濕地作為“AFOLU”的一部分,究竟是扮演“匯”還是“源”的角色,與人類利用、管理濕地的方式密切相關(guān)。本文綜述了IPCC濕地清單編制的方法學(xué)與中國(guó)濕地清單的研究進(jìn)展,梳理了《2013濕地增補(bǔ)》和《2019精細(xì)化指南》對(duì)《2006清單指南》的更新內(nèi)容；比較中國(guó)的濕地清單編制與相關(guān)濕地溫室氣體研究結(jié)果,并總結(jié)了中國(guó)濕地的研究對(duì)IPCC濕地清單方法學(xué)和排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)的貢獻(xiàn)。基于我國(guó)濕地清單編制的中存在活動(dòng)水平數(shù)據(jù)不匹配、若干領(lǐng)域的排放因子缺失和評(píng)估方法不完善等問題,提出未來的濕地管理和研究方向。本文有助于提升我國(guó)濕地排放清單指南的編制能力,從而降低AFOLU領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)“碳中和”貢獻(xiàn)評(píng)估的不確定性。