全球增溫如何影響濕地碳“匯”？中科院發現功能大幅減弱

不同優勢植物功能群濕地，二氧化碳、甲烷和氧化亞氮三種溫室氣體凈交換對增溫的響應。　中科院大氣所 供圖

　　全球增溫對濕地的溫室氣體“匯”(簡稱碳匯)功能有沒有影響？有何影響？中國科學院大氣物理研究所(中科院大氣所)科研團隊利用最近30多年間超過160個濕地站點實驗數據完成的研究發現，目前，濕地是溫室氣體的“匯”，隨著全球變暖，濕地的溫室氣體“匯”功能將大幅減弱。

　　這項全球氣候變化重要影響研究由中科院大氣所東亞區域氣候-環境重點實驗室包韜博士后與合作導師賈根鎖研究員和徐希燕研究員共同完成，成果論文北京時間3月21日凌晨在國際專業學術期刊《自然-氣候變化》(Nature Climate Change)發表。他們通過集成1990-2022年間在167個獨立自然濕地站點開展的人為增溫模擬實驗數據，對二氧化碳、甲烷和氧化亞氮三種溫室氣體排放對增溫的響應開展了研究。

　　研究團隊基于數據爬蟲技術和逆方差隨機效應模型薈萃分析方法研究發現：目前濕地是溫室氣體的“匯”，如果全球升溫幅度在1.5-2°C，濕地的溫室氣體“匯”功能減弱超過一半(約減弱57%)，也就是說，即使《巴黎協定》全球平均氣溫較前工業化時期上升幅度控制在2°C以內，并努力將溫度上升幅度限制在1.5°C以內的目標能夠實現，濕地在減緩氣候變化方面所起的作用仍然會大幅減弱。

　　在大的空間尺度上，濕地優勢植物功能群的差異可以很好地解釋不同升溫模擬實驗中，濕地溫室氣體源匯變化的不確定性。增溫后，在灌木類、禾草類等維管植物占優勢的濕地，二氧化碳凈吸收增加；苔蘚、地衣等隱花植物占優勢的濕地，二氧化碳凈排放顯著增加。不管濕地優勢植物功能群如何，增溫都促進了濕地甲烷的凈排放，因為與低親和力的甲烷氧化菌相比，產甲烷菌對土壤溫度的變化更為敏感。

　　同時，本項研究量化了濕地氧化亞氮排放對增溫的響應。雖然濕地氧化亞氮排放通量較低，但氣候變暖顯著增強了禾草類植物(約27%)占優勢的濕地氧化亞氮的凈排放。考慮到百年尺度上氧化亞氮的溫室效應是二氧化碳的298倍，因此，即使少量的氧化亞氮排放增加也可能對全球升溫產生不可忽視的貢獻。該研究還發現，在維管植物占優勢的多年凍土濕地，氣候變暖會更加顯著地促進甲烷和氧化亞氮的凈排放，從而對氣候變暖產生正反饋作用。

　　研究團隊表示，政府間氣候變化委員會(IPCC)第6次氣候變化評估報告中特別指出，《巴黎協定》溫控目標下，未來碳排放空間估算不確定的主要來源之一是濕地等生態系統溫室氣體排放對氣候變化響應的不確定。這次研究揭示出濕地溫室氣體排放對增溫響應的特征以及不確定的主要來源，也為濕地-氣候反饋機制的模擬研究提供了新啟示。

　　據了解，濕地覆蓋地球表面積的6%，但儲存著全球三分之一的土壤有機碳。濕地植被通過光合作用將大氣中的二氧化碳轉化為有機碳，在濕地土壤中積累。此外，濕地的厭氧環境使得有機碳的分解速度較慢，所以濕地是碳素積累速度最快的自然生態系統。越來越多的證據表明，氣候變暖正在顯著改變濕地生態系統的結構和功能。氣候變暖是否會刺激濕地釋放更多的溫室氣體，是全球變化研究亟需解決的關鍵問題之一。