湿地系统的生态作用与全球变暖的关系研究

刘立刚

（西南林业大学，云南 昆明650224）

1 引言

2011年11月28日至12月9日，联合国气候大会在南非德班召开，会议的最终目的仍聚焦在温室气体的减排问题上。《京都议定书》第二承诺期的存续问题，是大会期待解决的首个关键问题。大多数科学家认为，大气中二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等温室气体积累会加强温室效应而使地球表面温度逐年上升，引起全球气候变化。而这些气体排放增加的主要原因是人类燃烧富含碳的石化燃料，如煤炭、石油和天然气等。湿地生态系统作为世界上最具生产力的生态系统之一，是温室气体的重要来源。

（1）湿地生态系统是CO2的“源”与“汇”。全球湿地面积约为5.7亿hm2，占地球陆地面积的6%。其中，泥炭湿地面积约占湿地总面积的50%。而泥炭湿地容纳的碳是热带雨林碳贮量的3.0～3.5倍。因而湿地是一个重要的碳库，对全球碳循环和抑制以及减缓地球变暖的速度具有重要作用。据估计，储藏在不同类型湿地内的碳约占地球陆地碳总量的15%［1］。据研究，仅占地球陆地面积6%的湿地，却拥有陆地生物圈碳素的35%（约770亿t），超过农业生态系统（150亿t）、温带森林（159亿t）和热带雨林（428亿t）。因此，湿地具有强大的固碳能力，在全球碳循环中发挥着重要作用，形成了一个巨大的碳汇，对调节大气中二氧化碳浓度具有重要作用。

（2）湿地生态系统是甲烷（CH4）的重要“源”。甲烷产生于厌氧微生物活动。在厌氧条件下，甲烷菌分解土壤中的有机质，产生甲烷；在好气土壤或土层中，甲烷又被氧化菌所氧化。由于甲烷是在厌氧条件下产生的，所以产生甲烷的土壤环境主要是各种类型的沼泽、较浅的水体及水稻田。据估计全球湿地每年约释放150Tg（1Tg＝1 000 000t）甲烷，约占每年大气总甲烷来源的25%。王明星等人估计［2］，1988年我国稻田 CH4排放量约（17±2）×1012g，约占全国CH4总排放量（35±10）×1012g的一半。各种天然湿地的排放量约为212×1012g，约占总排放量的6%左右。

2 湿地系统的影响因素

2.1 对湿地面积和分布的影响

气候变化会造成全球湿地面积及其时空分布的变化。Brock和 Vierssen［3］，曾经研究欧州南部半干旱地区，水生植物为主的湿地生态系统对气候变化的响应，结果表明：气温升高3～4℃，适应于水生植物生长的湿地面积在5年之内将减少70%～80%，这说明干旱半干旱地区的湿地对全球变暖是极为敏感的。我国张翼［4］等曾研究气候变化对东北地区植被分布的可能影响，在6种气候情景下（降水增加／减少10%，温度增高1℃、2℃和3℃），东北地区草本沼泽的面积都在减少。Scott等人［5］收集的资料显示，中国71%的湿地都已经受到人类活动的威胁，39%的湿地将受到日益严重的威胁。水污染也是人类活动对湿地影响的一个重要方面，快速的工业发展意味着污染的不断加剧，对湿地质量的威胁也就越来越大［6］。

2.2 对湿地水文形势的影响

全球气候变化使得降水、气温、云量等气候参数发生明显变化，而且会对全球水文循环过程和区域水文情势产生深刻的影响。根据20世纪90年代期间国内外的研究表明［7～9］，区域水资源状况与降雨、气温等之间是一种非线性的关系，也就是说相对较小的降雨和气温变化将导致水资源状况的较大变化。施雅风等人的研究表明［10］，自20世纪50年代以来，我国西北地区的内陆湖绝大部分均向萎缩的方向发展，有的甚至干涸。许多研究［11］都表明，水文参数是控制湿地生态系统结构和功能的关键因子，因此湿地水文情势的变化必然会影响到湿地生态系统结构和功能的时空格局。

2.3 对湿地生态系统结构和功能的影响

湿地生态系统的生物多样性较为丰富，为多种无脊椎动物，冷血和热血的脊椎动物提供了栖息和繁衍的场所。其基本功能之一就是为动物提供终年的居住环境，也是一些候鸟越冬的重要生境（取决于湿地的地理位置）。在一些湿地，气候变化引起的生物群落的变化，有可能导致一些种群的变化（有的种群可能会逐渐消失，有的则会产生新的变种），例如，在塞舌尔，小面积湿地的丧失，有可能造成当地爬行类和小型鸟类的灭绝。

2.4 对湿地生态系统温室气体的影响

气候变化对湿地水文情势的影响亦会明显影响到湿地CH4排放的数量及历时，如果湿地变干，则CH4的排放量会有所减少。自然湿地甲烷释放量变化取决于它们对全球气候变化的响应，温度升高可以增强甲烷细菌的活动强度，从而增加甲烷释放量，但它同时会降低土壤含水量和地下水位，导致甲烷释放量下降。据估计，北半球高纬度地区湿地的地下水位随温度升高而下降，甲烷释放量降低，甚至一些湿地变干，转为消耗大气中的甲烷。

3 保护湿地发展低碳经济的对策与建议

随着人口的增长和技术的进步，湿地生态系统成为人类活动破坏最严重的生态系统之一，而农业排水和开垦是湿地丧失的主要原因。湿地是地球上重要的碳储存库，其储碳量占地球陆地碳总量的15%。土地利用的变化改变了湿地生态系统碳循环的模式，大量温室气体被排放，对全球变化产生深远影响。湿地的保护、恢复与重建能促进碳积累和减少温室气体排放。

（1）合理保护湿地。特别是泥炭地是减缓气候变化成效最高的方式之一。湿地是重要的“储碳库”和“吸碳器”，是气候变化的“缓冲器”。特别是泥炭地在有效缓解温室效应、应对气候变化方面发挥着不可替代的功能。在我国，仅若尔盖湿地储存的泥炭就高达19亿t，平均每公顷碳储量约4 130t，破坏1hm2这样的湿地，增加的二氧化碳排放最高可达约1.5万t。

（2）高度重视森林固碳的重大作用。据国际能源署的资料表明，2002年中国CO2排放量占全球总量的13%，是世界上CO2排放量第2大国，占世界排放总量比重还在不断上升。短时间内，中国不是发达国家，仍是世界上最大的发展中国家，只是工业化的后来者的现状不能改变，工业减排仍将持续面临较高难度的情况下，只能充分发挥我国生物固碳潜力。我国森林面积1.73亿hm2，中幼林面积占67.85%，正处在旺盛生长期，具有较强的碳吸收能力和发展潜力。通过造林、森林经营及保护、湿地保护及荒漠化防治等工程，可以充分挖掘林业减排增汇潜力。因此，应高度重视林业在内的生物固碳措施放在我国应对气候变暖对策中极其重要的位置。

（3）加强湿地恢复与管理，可以增加湿地的贮碳量。我国首次进行的全国性湿地调查结果显示，全国现有湿地3 848.55万hm2（不包括水稻田湿地），目前全国仅有近40%的自然湿地纳入保护区。若按湿地保护规划，实行“退耕还湖”等措施，恢复被开垦的0.1亿hm2湿地面积30%计算，约可增加固定28.16亿t CO2，按持续100年计算，年均增长固碳能力可达0.28亿t CO2。

（4）替代不可再生的原材料，可以大量减排。通过使用可再生的林木产品，替代化石能源密集型的钢材、水泥和塑料等原材料，减少CO2排放。

（5）大力发展低碳经济，倡导低碳生活。要减少温室气体特别是CO2的排放，就要求我国在经济体制改革中，本着“生态优先”的原则，调整和优化产业结构，凭借技术进步和开发应用新能源等努力，大力发展低碳经济，在不降低生活水平的前提下，倡导健康、环保的低碳生活，减少“高碳”式的排放和污染。在外部压力的作用下可以促进中国转变能源增长和消费模式，转变经济发展模式。

（6）加强国际合作。全球气温变暖是人类的共同挑战，需要进行全球治理。在经济全球化的今天，应对全球性的发展问题，仅靠一个国家的努力是远远不够的，还要通过广泛的国际合作，来共同解决世界性难题，这包括了政治协商、科学研究合作、技术合作、市场合作、人力资源开发合作等。同时，可以借鉴一些先进经验和做法，如在发达国家进而在发展中国家逐步建立“碳排放税”是另一个有效的办法，根据生产者和消费者排出的碳含量征收费用或税收，专门用于全球性科学研究、信息收集和发布、人才培养、洁净技术研发、植树造林等。

［1］吕宪国，何 岩，杨 青.湿地碳循环及其在全球变化中的意义，中国湿地研究［M］.长春：吉林科学技术出版社，1995.

［2］王明星.中国CH4排放量的估算［J］.大气科学，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］张 翼，宋俊果.气候变化对东北地区植被分布的可能影响气候变化及其影响［M］.北京：气象出版社，1993.

［5］马敬能.中国生物多样性保护综述［M］.北京：中国林业出版社，1998.

［6］邓 伟，何 岩，宋新山，等.松嫩平原西部盐沼湿地水环境化学特征［J］.地理研究，2000，19（2）：113～119.

［7］傅国斌，刘昌明.气候变化对区域水资源影响的初步分析-以海南岛万泉河为例［J］.地理学报，1991，46（3）：277～289.

［8］邓慧平，吴正方，唐来华.气候变化对水文、水资源影响研究综述［J］.地理学报，1996（1）：172～173.

［9］沈大军，刘昌明.水文水资源系统对全球变化的响应［J］.地理研究，1998，17（4）：44～45.

［10］施雅风，张祥松.气候变化对西北干旱区地表水资源的影响和未来趋势［J］.中国科学，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.