苏州湿地碳汇计量方法学研究

邢 玮 于才芷 魏裕宇 逄颜冰 葛之葳,3* 薛建辉,4

（1 南京林业大学生物与环境学院，江苏 南京 210037；2 江苏省林业科学研究院，江苏 南京 211153；3 南京林业大学碳中和研究中心，江苏 南京 210037；4 江苏省中科院植物研究所，江苏 南京 210014；5 江苏盐城滨海湿地生态系统国家定位观测研究站，江苏 盐城 224000）

湿地是位于水体与陆地生态系统之间的过渡带，湿地类型丰富，广泛分布于不同海拔和气候区（庄惠钧等, 2020）。湿地面积占全球陆地面积的5%～8%,其土壤碳储量占全球陆地土壤碳储量的20%～30%。湿地不仅是生物圈中重要的碳汇，也是重要的CH4排放源，约占全球CH4总排放的20%～30%（杨元合等, 2022），湿地生态系统在全球陆地碳循环中起着举足轻重的作用。此外，湿地生态系统碳汇过程较易受到气候、土地利用形式等影响，湿地碳循环过程十分脆弱。湿地的碳汇功能主要是通过湿地土壤沉积物和植物对碳的捕获及封存而实现，湿地植物通过光合作用吸收大气中的Co2形成植物碳库。同时，植物在生长过程中也通过呼吸作用释放植物残体和土壤中的碳，也可以通过微生物的呼吸作用以Co2和甲烷的形式释放进入大气。

苏州地处长江三角洲地区，境内河湖密布，是中国典型的水网地区,孕育了丰富多样的湿地类型（史琦洁等, 2020）。当前，国内外关于生态系统碳汇大多从自然科学的视角出发，研究多聚焦于森林生态系统的碳密度及碳汇研究（许炼烽等,2013）、海洋生态系统固碳能力估算（石洪华等,2014）、土壤有机碳密度特征及固碳速率研究（董林林等, 2014），以及碳储量的稳定性与陆地碳汇碳源之争。目前对湿地生态系统碳汇能力的研究较少，且湿地碳汇计量标准不统一。因此，构建碳汇计量的方法学原则和科学思路尤为重要，苏州湿地碳汇的年际变化规律对地区湿地碳汇能力的提升具有较大作用。

1 苏州湿地资源概况

苏州地处地势平坦的太湖平原，滨江临湖，境内河网密布，湖泊众多。地理位置119°55′—121°20′E，北30°47′—32°02′N，位于北亚热带湿润季风气候区，温暖潮湿，气候多雨，季风特点明显，四季清明，孕育的湿地资源类型丰富多样，涵盖湖泊湿地、河流湿地、沼泽湿地、人工湿地等湿地类型。目前全市湿地面积49.2 万hm2，占全市国土面积的57.8%。近年来，苏州保护能力不断提升，全市新增受保护湿地面积1.33 万hm2，自然湿地保护率、湿地保护率分别提升至70.4%、55.4%，均跃居全省第一（谢玉洁, 2014）。苏州湿地在调节区域气候和碳汇功能具有较好的碳储量稳定性（李威等,2022）。

2 湿地碳汇计量方法学

湿地碳汇计量是保护湿地资源和增汇技术实现的前提条件,其重要性和紧迫性已逐步被科学家所认识。目前我国湿地有机碳库计量技术尚不完善，基于苏州湿地碳汇的重要性与湿地碳汇过程的复杂性，正确引导湿地科学管理，首先须选择适宜的碳汇核算标准计量湿地碳汇，探索湿地碳储量与碳汇稳定性的平衡。

2.1 国内外湿地碳汇核算标准及其适用范围

现总结了国内外一些湿地碳汇核算标准的发布部门及其适用范围，不同的碳汇核算标准适用的地区与生态系统类型各不相同（表1）。

表1 国际湿地碳汇核算标准Table 1 International wetland carbon sink accounting standard

我国湿地碳汇核算标准主要有：海洋碳汇核算方法 (HY/T 0349-2022)（中华人民共和国自然资源部, 2021）；红树林湿地生态系统固碳能力评估技术规程（DB45/T 1230-2015）（广西壮族自治区质量技术监督局, 2015）；湿地碳汇方法学（大自然保护协会TNC, 2018）；滨海湿地生态系统固碳量评估技术规程（广东省质量技术监督局, 2021）；红树造林碳汇计量与监测方法学（广州碳排放权交易中心, 2022）。

2.2 湿地碳汇核算标准分类

根据碳汇核算标准的适用范围，将湿地碳汇核算标准分为以下3 大类：

1）适用于红树林以及其他更多林业方法的碳汇核算标准。《红树林碳汇计量方法》《红树造林碳汇计量与监测方法学》《红树林湿地生态系统固碳能力评估技术规程》《海岸带蓝碳：红树林、盐沼和海草床碳储量与释放因子评估方法》。

2）兼顾湿地与林业的碳汇核算标准。《密西西比三角洲退化三角洲湿地恢复》《加州三角洲和沿海湿地的恢复》。

3）仅适用于湿地的碳汇核算标准。《在湿地上开展的小规模造林和再造林项目》《湿地碳汇方法学》《滨海湿地生态系统固碳量评估技术规程》。

湿地核算碳汇标准是国家基础性制度的技术支撑，是以技术、科学和经验的综合成果为基础形成的，可为碳汇统计过程提供规则和指南。不同的湿地碳汇计量方法学有不同的优点，例如《海洋碳汇核算方法》是为了海洋碳汇系统分类和技术优化组合，主要解决了海洋碳汇定义和量化这两个关键性问题。依据苏州湿地资源的类型特点，本文采用《在湿地上开展的小规模造林和再造林项目》碳汇核算标准和《滩涂湿地和海草修复方学》标准计量苏州湿地碳汇。

3 苏州湿地碳汇动态评估

3.1 苏州湿地碳汇计量方法选择原则分析

1）苏州湿地碳汇过程容易受到人为活动的影响，具有特殊的湿地土壤特征、水文特征以及气候作用过程，形成了具有区域特色的湿地生态系统环境要素。每一种因素的改变,都或多或少地影响湿地生态系统的状态，当水文受到自然或人为干扰时,湿地生态系统的稳定性会受到一定程度的破坏,影响生物群落的结构，因此，不能盲目强调人工促进碳汇。

2）湿地的保护意识渐渐增强，但经济发展与湿地保护之间存在一定的矛盾，如何取得两者之间的平衡，提高人们保护生态与环境的主动性，实现自然生态系统的可持续发展，是我们需要努力的目标。湿地治理应结合碳汇计量方法得出的数据，制定合理的规划政策，实现湿地保护与合理利用的有机统一。苏州湿地的总体规划还是以保护湿地生态系统为主,与湿地观光、体验游览、娱乐度假等休闲方式相结合，最终形成类型丰富的大型多元综合旅游景区。不仅充分利用湿地资源创造了经济价值，更为自然湿地文化的传播与保护起到促进作用。

3）不同碳汇计量方法学数据获取的难易程度与成本各不相同，在苏州湿地碳汇动态评估过程中，需依托苏州湿地类型特点，根据成本最低的湿地保护面积来计算碳汇。

3.2 苏州市湿地植被特征

植被是陆地表面生态系统重要的组成部分，是联结大气圈、生物圈、水圈和岩石圈的桥梁，其变化具有空间上的复杂性与时间上的多样性。归一化植被指数(NDVI)与植被叶绿素、植被覆盖率和叶面积指数等紧密相关，故NDVI 常用于植被覆盖变化等研究（徐勇等, 2022）。苏州市太湖流域地形以平原为主，丘陵和山地为辅，地势中间低两边高(王丹, 2010)。从北向南丘陵山地现存的自然植被组成类型渐趋复杂，常绿树种逐渐增多。北部山区丘陵气候属于亚热带季风气候区,生长北亚热带性植被，应该采取《滩涂湿地和海草修复方学》与《在湿地上开展的小规模造林和再造林项目》这两种计量方式比较合适。我们统计了2010—2020 年苏州太湖湿地生态系统植被NDVI 值，从2010 年开始，苏州太湖湿地植被NDVI 值总体呈上升趋势；并在2019 年NDVI 值达到了70%，说明随着年份增加，苏州湿地植被覆盖效果增强（Wu et al., 2023）。

3.3 苏州市自然湿地保护率

自然湿地保护率是指受保护的自然湿地面积占自然湿地总面积的百分比，该指标有利于综合反映湿地保护状况，增强湿地生态功能。根据苏州湿地年鉴数据，得到了2010—2020 年苏州市自然湿地保护率的历年变化。从2010 年开始，苏州市自然湿地保护率逐渐增加，特别是2013—2014 年自然湿地保护率变化幅度最大，增加11.9%；2014 年以后，自然湿地保护率基本平稳，维持在50%～60%左右。

3.4 植被覆盖率与湿地保护率相关性分析

以湿地自然保护率为横坐标，湿地植被覆盖率为纵坐标，做出湿地植被覆盖率与湿地保护率相关性分析图（图1）。从图1 可看出：随着苏州市自然湿地保护率的增加，湿地植被覆盖率呈增加趋势（图1），说明苏州市湿地面积以及保护率都在逐年上升，近10 年苏州市湿地修复工程与保护力度在逐年加大，这对于苏州市湿地生态系统碳汇功能必然起到正向的促进作用。

图1 自然保护率与湿地植被覆盖率相关图Fig.1 Correlation between nature conservation rate and wetland vegetation cover

3.5 湿地生态系统碳储量

由于鄱阳湖与苏州太湖均为淡水湖，两地气候相似，且湖泊面积与最大深度十分接近，以鄱阳湖近10 年来的湿地生态系统碳储量作为苏州近10 年来的碳汇单位面积增量的参照。综合分析了鄱阳湖2010 年、2015 年和2020 年碳储量与湿地面积变化情况（卫泽柱等, 2023），计算得出相关苏州太湖类似淡水湖泊湿地单位面积（hm2）的平均碳储量。单位面积的平均碳储量计算公式如下：

式中：M 为湿地生态系统碳储量（t），S 为湿地面积（hm2）。计算可得湿地单位面积（hm2）的平均碳储量为69.96 t。

3.6 苏州湿地碳汇动态评估

湿地碳汇过程的复杂性较高，碳汇能力是其高生产力与较高的碳累积及较低的碳排放过程所决定，但这些过程可能受到植被组成、湿地类型和水文特征等因素的影响。湿地作为一个水陆相互作用形成的独特生态系统，具有季节性或常年积水、生长或栖息喜湿动植物和土壤发育潜育化3 个基本特征。其中，影响湿地碳汇过程复杂性的因素主要有以下3个方面：1）化学因素。优势——沉积过程显著，加上厌氧限制，碳封存效果明显；劣势——敏感性高，苏州地区湿地干扰频繁，干扰后容易加速释放甲烷和氧化亚氮，不科学的管理和开发会对碳中和目标产生负面影响。2）生物因素。苏州湿地富营养化过程带来的蓝藻爆发，也具有碳汇效益，但不能作为增汇手段，需要合理的湿地管理；通过环湖防护林带的碳汇效益来增加整体碳周转时间。3）气候因素。苏州属亚热带季风气候，季风的盛行导致风浪不断侵蚀与冲刷苏州湖泊的湖岸，加上湖岸地表上的基层岩石较少，限制了湖崖的发育。久而久之，湖岸侵蚀导致湖岸渐渐坍塌，湖盆的形状逐步扩大，进一步导致了湖岸形态的多边形形态，从而影响湿地碳汇过程。

苏州统计局公布的年鉴数据统计可知2010—2020 年苏州市湿地面积的变化。利用上文已知湿地单位面积的碳储量为69.96 t/hm2，可得到苏州湿地碳储量随时间变化图（图2）。从图2 可知：苏州市湿地碳储量逐年增加，碳汇潜力巨大。以图2 第一个点（苏州2010 年湿地碳储量）190.01 万t 为基准，计算每年的碳储量与基准的差，得到苏州湿地2010—2020 年的碳增量。

图2 苏州湿地碳储量随时间变化图Fig. 2 Carbon storage in Suzhou wetland over time

从2010 年开始，苏州湿地碳增量均为正值且逐年增加（图3）。按照《低碳发展蓝皮书：中国碳排放权交易市场报告》正式发布报告显示，截至2022 年底，全国碳交易市场碳排放配额累计成交量约2 ～3 亿t，累计成交额约104 亿元；由此可得平均碳汇价值为47.27 元／t。以此计算可得2011—2020 年苏州湿地碳汇效益，苏州湿地碳汇随时间逐渐增大，表明在优越的自然优势与合理的湿地管理政策下，苏州市湿地碳汇效益累年显著增加，2020年碳汇已达63 434.76 万元，说明苏州市湿地碳汇治理效果显著（表2）。

图3 苏州湿地碳增量随时间变化趋势Fig. 3 Carbon increment trend of Suzhou wetland over time

表2 苏州湿地历年碳汇效益Table 2 Carbon sink benefits of Suzhou wetland over the years

4 小结

作为中国典型的水网地区,苏州孕育了丰富多样的湿地类型，合理的生态保护政策可有效保障湿地的固碳能力，苏州实施了有效的湿地生态保护政策，提升了湿地自然保护率，具有较好的碳储量稳定性 ；湿地碳汇效益增加，湿地碳汇治理效果显著，在全国范围内有很好的示范作用。湿地碳汇可缓解全球气候变暖，也可维护生态系统的稳定性。选择合适的碳汇计量方法对苏州市湿地碳汇进行估算，发现苏州市碳汇潜力巨大。苏州市可保持自然优势，把握碳汇机会，建议进一步细化碳库的计量，构建区域协同发展综合区，开展生态碳汇产品价值转化工作。