烟台海岸带所基于长期定位观测揭示气候变暖对盐沼湿地碳汇能力与效率的削弱作用

盐沼湿地是重要的滨海蓝碳生态系统,在吸收大气CO2、缓解全球气候变化方面发挥着重要作用。气候变暖会同时影响盐沼植物光合作用和生态系统呼吸,进而改变盐沼湿地的碳汇功能。然而,盐沼湿地的碳汇能力(净生态系统CO2交换量,NEE)和效率(碳利用效率,CUE)如何响应升温,其内在驱动机制是什么,仍缺乏长期原位观测与控制实验相结合的研究证据。

近日,中国科学院烟台海岸带研究所滨海湿地演变机制与生态修复研究组(韩广轩研究团队)依托黄河三角洲滨海湿地生态试验站,整合黄河三角洲盐沼湿地2011-2024年的涡度协方差观测数据、2017-2021年的增温控制实验数据,以及中国和北美16个盐沼湿地站点的通量数据,系统揭示了气候变暖对盐沼湿地碳汇能力和碳利用效率的削弱机制。

图1 基于长期涡度观测的黄河三角洲盐沼湿地碳汇能力与效率的年际变化

研究发现,黄河三角洲盐沼湿地在研究期间表现为碳汇,但其碳汇能力和效率在不同年份之间差异明显。多年平均NEE为-107 ± 59 g C m-2 year-1,多年平均CUE为0.41 ± 0.16(图1)。去除长期变化趋势后,气温是解释研究期间盐沼湿地碳汇能力和效率年际变化的主导气候因子;较暖年份的碳汇能力和效率均显著降低(图2)。

图2 黄河三角洲盐沼湿地碳汇能力和效率与气候因子的年际关系

增温控制实验表明:增温处理使土壤温度平均升高2.26 ℃,并引发土壤盐度增加;进而造成植物地上和地下净初级生产力分别降低3%—68%和21%—50%;在2018-2020年,增温显著降低了生态系统碳汇能力和效率。结构方程模型分析支持“增温→土壤盐度升高→植物生长受抑制”的作用途径,为理解增温条件下盐沼湿地碳汇功能的减弱提供了机制解释(图3)。

图3 增温对盐沼湿地碳汇能力和效率的影响及潜在作用途径

研究团队进一步将分析拓展至中国和北美的16个盐沼湿地站点,发现多个站点同样观测到增温与碳汇能力或碳利用效率呈负相关关系(图4)。上述观测与实验结果共同表明:持续气候变暖可能会削弱盐沼湿地的碳汇功能,研究成果凸显了加强长期定位观测、保护盐沼蓝碳碳汇功能的重要性。

图4 中国和北美盐沼湿地涡度站点分布及碳汇能力和效率与气温的关系

该成果以“Climate warming impaired the CO2 sink capacity and efficiency in a Suaeda salsa-dominated salt marsh”为题,发表在期刊 Global Change Biology 上。该研究得到了国家重点研发计划和中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站开放基金的资助。

论文信息:

Wei, S., Chu, X., Sun, B., Sun, R., Zhang, X., Song, W., Wang, X., Pendall, E., & Han, G. (2026). Climate warming impaired the CO2 sink capacity and efficiency in a Suaeda salsa-dominated salt marsh. Global Change Biology, 32: e71151. https://doi.org/10.1111/gcb.71151.


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