湿地生态系统的单位面积碳储量极高,其巨大的碳汇潜力可能缓解大气二氧化碳(CO2)浓度的升高。然而,由于季节或常年积水的特征,湿地也是自然界最大的单一甲烷(CH4)排放源。相对于CO2,CH4的温室效应更强,在100年(20年)的时间尺度内,CH4的全球增温潜势是二氧化碳的28(81)倍。湿地生态系统CO2吸收与CH4排放之间的平衡决定了湿地生态系统是温室气体的源还是汇。
中国湿地面积位于亚洲第一,世界第四。我国湿地曾大面积退化,而自1992年加入湿地公约以来,湿地保护恢复工作得到加强。我国先后批准了《全国湿地保护工程规划(2004-2030)》、《全国湿地保护工程“十二五”实施规划》和《全国湿地保护“十三五”实施规划》等。根据以上规划,到2030年,我国拟恢复湿地140.4万公顷,目前已完成40%的恢复目标。湿地恢复工程多关注湿地恢复所带来的生态价值,而对其可能带来的气候效应知之甚少。迄今为止,我国湿地恢复是否减缓气候增暖,助力碳中和仍未可知。
我实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队基于自主研发的湿地CH4排放模型,结合气候模式和地球系统模式预估了21世纪不同气候情景(低、中、高排放情景)和湿地管理措施下(不恢复和低、中、高水平恢复措施)我国湿地生态系统的温室气体收支及其带来的气候效应。研究结果表明,由于CH4产生过程对温度的敏感度要强于CO2吸收过程,因此低排放情景更有利于湿地固碳,高排放情景更有利于CH4排放。在低排放情景下,中度恢复管理措施(即在潜在湿地分布范围内将草地恢复成湿地)能够产生最大的碳汇效益。这是由于,该措施使青藏高原大面积退化湿地得以恢复,而青藏高原地处高寒区域,低温和“起伏”地形导致的季节性淹水限制了CH4排放,同时,高海拔限制了植被、土壤呼吸,产生较高的净生态系统生产力,使湿地呈现为较强的温室气体汇。2020~2100年间,低排放情景结合中度恢复管理措施下,合理的湿地生态系统恢复可作为一项重要的基于自然的解决方案,能产生的累积全球增温潜势(GWP)达-3.2 Pg CO2-eq。
该研究成果被Environmental Science & Technology 接收,将于2022年11月7日发表,题目为“Methane emissions from wetlands in China and their climate feedbacks in the 21st century”。海陆气创新团队骨干成员李婷婷研究员为文章第一作者,核心成员覃章才教授为通讯作者之一。该研究还得到Josep G. Canadell、杨修群、翟盘茂、巢清尘、卢燕宇、黄丹青、孙文娟等合作专家、学者的大力支持。该成果参与了全球碳计划(Global Carbon Project)中湿地CH4排放评估。在近期Future Earth专题报道中,合作者全球碳计划执行主席Josep Canadell博士和IPCC第一工作组主席翟盘茂研究员对本研究的学术影响和相关结果的意义做出了积极评价。
该研究得到了国家自然科学基金和南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。