红树林是生长在热带、亚热带海岸潮间带,由红树植物为主体的常绿乔木或灌木组成的湿地木本植物群落,是海岸带海陆交错区生产能力最高的海洋生态系统之一,在净化海水、防风消浪、固碳储碳、维护生物多样性等方面发挥着重要作用,有“海岸卫士”“海洋绿肺”美誉,是珍稀濒危水禽重要栖息地,鱼、虾、蟹、贝类生长繁殖场所。中国红树植物分布在广东、广西、海南、福建、浙江等地。
运用碳储量样方调查、样品分析测试和遥感解译等多种手段开展红树林生态系统碳储量调查,可以了解不同类型、不同植被群落的红树林生态系统的碳密度特征,丰富红树林碳储量基础数据并分析区域典型红树林生态系统碳密度差异的受控因素。
中国地质调查局海口海洋地质调查中心海岸带综合地质调查团队在粤东重点地区开展典型红树林生态系统碳储量评估发现,该区6个典型红树林生态系统(4个人工恢复林、2个原生自然林)碳密度(每公顷碳储量)在人工恢复林和原生自然林之间表现出较大的差异。
从调查结果来看,人工恢复林生态系统碳密度要显著大于原生自然林。人工恢复林和原生自然林有着不同的优势种。人工恢复林中,以无瓣海桑和海桑为优势种的红树林生态系统面积加权平均碳密度相对较高,为280.23±42.28吨/公顷;以拉关木为优势种的红树林生态系统面积加权平均碳密度相对较低,为154.15±32.18吨/公顷。原生自然林中,以白骨壤为优势种的红树林生态系统面积加权平均碳密度相对较高,为146.04±25.84吨/公顷;以桐花树为优势种的红树林生态系统面积加权平均碳密度相对较低,为108.58±9.75吨/公顷。
人工恢复林和原生自然林土壤和植被之间的碳分配也存在较大的差异。4个人工恢复红树林生态系统土壤碳密度分别为92.75±17.34吨/公顷、93.40±20.78吨/公顷、164.50±6.50吨/公顷和0.4±0.6吨/公顷,分别占其总碳密度的60.17%、56.72%、37.44%和44.72%。2个原生自然红树林生态系统土壤碳密度分别为109.78±20.98吨/公顷和95.67±8.38吨/公顷,分别占其总碳密度的75.17%和88.11%。土壤碳密度占总碳密度的比值在不同类型红树林生态系统中表现出较大的差异。与人工恢复林相比,原生自然林植被生物量密度相对较小,土壤碳库占红树林生态系统总碳库的比例较大。
调查结果表明,地理位置不同的红树林生态系统碳密度也存在较明显的差异,位于海湾内的红树林生态系统碳密度显著高于位于河口区域的红树林生态系统。项目组进一步分析发现,粤东地区位于海湾内的红树林生态系统几乎不受河流水动力的作用,仅受潮流水动力作用;而位于河口附近区域的红树林生态系统,常年受河流水动力影响,河流水动力通常显著高于海洋潮流水动力,水动力作用差异也被认为是造成红树林生态系统碳密度大小各异的因素之一。
得出此结论主要有三方面的证据:一是水动力较强的区域沉积物中微生物的活性较强,其分解沉积物中有机质的能力也较强。而沉积物中有机质是碳的主要存储载体,这导致了沉积物中的碳含量大大减少。
二是水动力作用会造成红树林沉积物的再悬浮。沉积物再悬浮的过程中,沉积物中的氮、磷等营养元素会释放进入水体之中,水动力越强的区域,再悬浮则越剧烈,沉积物中的营养释放就越多,导致保留在沉积物中的营养元素就越少。而沉积物是红树林植物营养元素的主要来源,这间接导致了红树植物生产力的减少,造成红树植物生物量较少。
三是位于河口区域的红树林,常年受河流水动力的影响,特别是在洪水期,洪水冲刷剧烈,导致这些区域里死亡的植被如凋落物、倒立木和枯立木等碳库被洪水带离红树林,导致植被碳储量大大减少。
现有研究成果表明,人工恢复林生态系统碳密度要显著大于原生自然林,水动力作用差异也是造成红树林生态系统碳密度大小各异的因素之一。相关研究成果为粤东地区海岸带典型生态系统蓝碳潜力的挖掘、维持和提升提供了有力支撑,并为实施红树林生态系统修复与保护提供了决策依据。