濕地系統的生態作用與全球變暖的關系研究

劉立剛

（西南林業大學，云南 昆明650224）

1 引言

2011年11月28日至12月9日，聯合國氣候大會在南非德班召開，會議的最終目的仍聚焦在溫室氣體的減排問題上。《京都議定書》第二承諾期的存續問題，是大會期待解決的首個關鍵問題。大多數科學家認為，大氣中二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等溫室氣體積累會加強溫室效應而使地球表面溫度逐年上升，引起全球氣候變化。而這些氣體排放增加的主要原因是人類燃燒富含碳的石化燃料，如煤炭、石油和天然氣等。濕地生態系統作為世界上最具生產力的生態系統之一，是溫室氣體的重要來源。

（1）濕地生態系統是CO2的“源”與“匯”。全球濕地面積約為5.7億hm2，占地球陸地面積的6%。其中，泥炭濕地面積約占濕地總面積的50%。而泥炭濕地容納的碳是熱帶雨林碳貯量的3.0～3.5倍。因而濕地是一個重要的碳庫，對全球碳循環和抑制以及減緩地球變暖的速度具有重要作用。據估計，儲藏在不同類型濕地內的碳約占地球陸地碳總量的15%［1］。據研究，僅占地球陸地面積6%的濕地，卻擁有陸地生物圈碳素的35%（約770億t），超過農業生態系統（150億t）、溫帶森林（159億t）和熱帶雨林（428億t）。因此，濕地具有強大的固碳能力，在全球碳循環中發揮著重要作用，形成了一個巨大的碳匯，對調節大氣中二氧化碳濃度具有重要作用。

（2）濕地生態系統是甲烷（CH4）的重要“源”。甲烷產生于厭氧微生物活動。在厭氧條件下，甲烷菌分解土壤中的有機質，產生甲烷；在好氣土壤或土層中，甲烷又被氧化菌所氧化。由于甲烷是在厭氧條件下產生的，所以產生甲烷的土壤環境主要是各種類型的沼澤、較淺的水體及水稻田。據估計全球濕地每年約釋放150Tg（1Tg＝1 000 000t）甲烷，約占每年大氣總甲烷來源的25%。王明星等人估計［2］，1988年我國稻田 CH4排放量約（17±2）×1012g，約占全國CH4總排放量（35±10）×1012g的一半。各種天然濕地的排放量約為212×1012g，約占總排放量的6%左右。

2 濕地系統的影響因素

2.1 對濕地面積和分布的影響

氣候變化會造成全球濕地面積及其時空分布的變化。Brock和 Vierssen［3］，曾經研究歐州南部半干旱地區，水生植物為主的濕地生態系統對氣候變化的響應，結果表明：氣溫升高3～4℃，適應于水生植物生長的濕地面積在5年之內將減少70%～80%，這說明干旱半干旱地區的濕地對全球變暖是極為敏感的。我國張翼［4］等曾研究氣候變化對東北地區植被分布的可能影響，在6種氣候情景下（降水增加／減少10%，溫度增高1℃、2℃和3℃），東北地區草本沼澤的面積都在減少。Scott等人［5］收集的資料顯示，中國71%的濕地都已經受到人類活動的威脅，39%的濕地將受到日益嚴重的威脅。水污染也是人類活動對濕地影響的一個重要方面，快速的工業發展意味著污染的不斷加劇，對濕地質量的威脅也就越來越大［6］。

2.2 對濕地水文形勢的影響

全球氣候變化使得降水、氣溫、云量等氣候參數發生明顯變化，而且會對全球水文循環過程和區域水文情勢產生深刻的影響。根據20世紀90年代期間國內外的研究表明［7～9］，區域水資源狀況與降雨、氣溫等之間是一種非線性的關系，也就是說相對較小的降雨和氣溫變化將導致水資源狀況的較大變化。施雅風等人的研究表明［10］，自20世紀50年代以來，我國西北地區的內陸湖絕大部分均向萎縮的方向發展，有的甚至干涸。許多研究［11］都表明，水文參數是控制濕地生態系統結構和功能的關鍵因子，因此濕地水文情勢的變化必然會影響到濕地生態系統結構和功能的時空格局。

2.3 對濕地生態系統結構和功能的影響

濕地生態系統的生物多樣性較為豐富，為多種無脊椎動物，冷血和熱血的脊椎動物提供了棲息和繁衍的場所。其基本功能之一就是為動物提供終年的居住環境，也是一些候鳥越冬的重要生境（取決于濕地的地理位置）。在一些濕地，氣候變化引起的生物群落的變化，有可能導致一些種群的變化（有的種群可能會逐漸消失，有的則會產生新的變種），例如，在塞舌爾，小面積濕地的喪失，有可能造成當地爬行類和小型鳥類的滅絕。

2.4 對濕地生態系統溫室氣體的影響

氣候變化對濕地水文情勢的影響亦會明顯影響到濕地CH4排放的數量及歷時，如果濕地變干，則CH4的排放量會有所減少。自然濕地甲烷釋放量變化取決于它們對全球氣候變化的響應，溫度升高可以增強甲烷細菌的活動強度，從而增加甲烷釋放量，但它同時會降低土壤含水量和地下水位，導致甲烷釋放量下降。據估計，北半球高緯度地區濕地的地下水位隨溫度升高而下降，甲烷釋放量降低，甚至一些濕地變干，轉為消耗大氣中的甲烷。

3 保護濕地發展低碳經濟的對策與建議

隨著人口的增長和技術的進步，濕地生態系統成為人類活動破壞最嚴重的生態系統之一，而農業排水和開墾是濕地喪失的主要原因。濕地是地球上重要的碳儲存庫，其儲碳量占地球陸地碳總量的15%。土地利用的變化改變了濕地生態系統碳循環的模式，大量溫室氣體被排放，對全球變化產生深遠影響。濕地的保護、恢復與重建能促進碳積累和減少溫室氣體排放。

（1）合理保護濕地。特別是泥炭地是減緩氣候變化成效最高的方式之一。濕地是重要的“儲碳庫”和“吸碳器”，是氣候變化的“緩沖器”。特別是泥炭地在有效緩解溫室效應、應對氣候變化方面發揮著不可替代的功能。在我國，僅若爾蓋濕地儲存的泥炭就高達19億t，平均每公頃碳儲量約4 130t，破壞1hm2這樣的濕地，增加的二氧化碳排放最高可達約1.5萬t。

（2）高度重視森林固碳的重大作用。據國際能源署的資料表明，2002年中國CO2排放量占全球總量的13%，是世界上CO2排放量第2大國，占世界排放總量比重還在不斷上升。短時間內，中國不是發達國家，仍是世界上最大的發展中國家，只是工業化的后來者的現狀不能改變，工業減排仍將持續面臨較高難度的情況下，只能充分發揮我國生物固碳潛力。我國森林面積1.73億hm2，中幼林面積占67.85%，正處在旺盛生長期，具有較強的碳吸收能力和發展潛力。通過造林、森林經營及保護、濕地保護及荒漠化防治等工程，可以充分挖掘林業減排增匯潛力。因此，應高度重視林業在內的生物固碳措施放在我國應對氣候變暖對策中極其重要的位置。

（3）加強濕地恢復與管理，可以增加濕地的貯碳量。我國首次進行的全國性濕地調查結果顯示，全國現有濕地3 848.55萬hm2（不包括水稻田濕地），目前全國僅有近40%的自然濕地納入保護區。若按濕地保護規劃，實行“退耕還湖”等措施，恢復被開墾的0.1億hm2濕地面積30%計算，約可增加固定28.16億t CO2，按持續100年計算，年均增長固碳能力可達0.28億t CO2。

（4）替代不可再生的原材料，可以大量減排。通過使用可再生的林木產品，替代化石能源密集型的鋼材、水泥和塑料等原材料，減少CO2排放。

（5）大力發展低碳經濟，倡導低碳生活。要減少溫室氣體特別是CO2的排放，就要求我國在經濟體制改革中，本著“生態優先”的原則，調整和優化產業結構，憑借技術進步和開發應用新能源等努力，大力發展低碳經濟，在不降低生活水平的前提下，倡導健康、環保的低碳生活，減少“高碳”式的排放和污染。在外部壓力的作用下可以促進中國轉變能源增長和消費模式，轉變經濟發展模式。

（6）加強國際合作。全球氣溫變暖是人類的共同挑戰，需要進行全球治理。在經濟全球化的今天，應對全球性的發展問題，僅靠一個國家的努力是遠遠不夠的，還要通過廣泛的國際合作，來共同解決世界性難題，這包括了政治協商、科學研究合作、技術合作、市場合作、人力資源開發合作等。同時，可以借鑒一些先進經驗和做法，如在發達國家進而在發展中國家逐步建立“碳排放稅”是另一個有效的辦法，根據生產者和消費者排出的碳含量征收費用或稅收，專門用于全球性科學研究、信息收集和發布、人才培養、潔凈技術研發、植樹造林等。

［1］呂憲國，何 巖，楊 青.濕地碳循環及其在全球變化中的意義，中國濕地研究［M］.長春：吉林科學技術出版社，1995.

［2］王明星.中國CH4排放量的估算［J］.大氣科學，1993，17（1）：61～62.

［3］Brock Tcm，VierssanW V.Cliamtic change and hydroph te-dom inated communities in inland wetland eco system ［J］.Wetland Ecology and Management，1992（2）：37～49.

［4］張 翼，宋俊果.氣候變化對東北地區植被分布的可能影響氣候變化及其影響［M］.北京：氣象出版社，1993.

［5］馬敬能.中國生物多樣性保護綜述［M］.北京：中國林業出版社，1998.

［6］鄧 偉，何 巖，宋新山，等.松嫩平原西部鹽沼濕地水環境化學特征［J］.地理研究，2000，19（2）：113～119.

［7］傅國斌，劉昌明.氣候變化對區域水資源影響的初步分析-以海南島萬泉河為例［J］.地理學報，1991，46（3）：277～289.

［8］鄧慧平，吳正方，唐來華.氣候變化對水文、水資源影響研究綜述［J］.地理學報，1996（1）：172～173.

［9］沈大軍，劉昌明.水文水資源系統對全球變化的響應［J］.地理研究，1998，17（4）：44～45.

［10］施雅風，張祥松.氣候變化對西北干旱區地表水資源的影響和未來趨勢［J］.中國科學，1995，25（9）：95～96.

［11］Gosselink J G，Turner R E.The role of hydrology in freshwater wetland ecosystem［C］.／／Good R E，Wigham D，Simp son R L（eds）.Freshwater Wetland 2Ecological Processes and Management Potential.New York：Acamemic Press，1978.