沼澤碳匯

劉寧

沼澤是在多水條件下形成的特殊生態系統。泥炭則是沼澤特有的有機產物。儲存著大量的碳元素。是碳循環的重要參與者。

有明顯的潛育層

我們生活的地球有諸多形態各異的自然景觀，沼澤就是其中之一。如今學者們對于沼澤的定義還有一些分歧，一般狹義上的沼澤僅指泥炭沼澤，而廣義上的沼澤還包含無泥炭沼澤。中國學者根據中國所有類型沼澤的特征，認為沼澤是一種特殊的自然綜合體，具有3個基本特征：（1）受淡水或咸水影響，地表經常過濕或有薄層積水。（2）生長沼生和部分濕生、水生或鹽生植物。（3）有泥炭層積累或無泥炭積累而僅有草根層和腐殖質層，但土壤剖面中均有明顯的潛育層。

中國是世界上沼澤最豐富的國家之一，有沼澤約2173.29萬公頃，全國各地均有分布。東北的興安嶺、長白山和三江平原有大量集中的沼澤，素有“北大荒”“棒打狍子瓢舀魚”等說法。位于青藏高原東北部的若爾蓋沼澤更是大名鼎鼎，當年中國工農紅軍長征在這里“過草地”時留下了許多膾炙人口的事跡。北疆山地中也有如博斯騰湖區這樣面積較大的沼澤。但除了這些沼澤集中分布區域外，中國其他地區的沼澤大多面積較小且分布零散。

沼澤的形成是多方面因素共同作用的結果，有地質地貌、氣候、水文、植被和土壤這些自然因素，也有人為因素。人類采伐森林形成的采伐跡地沼澤化，修建水庫和水利沒施導致的沼澤化，都是較為常見的沼澤化過程。由人類活動造成的沼澤特點是分布較廣但面積小、數量少。

由于沼澤形成原因復雜，類型較多，日前國際上還沒有統一的分類標準，學者們從各自的專業角度出發，建立了不同的分類體系。目前國內外沼澤分類大致有單要素分類、應用分類和綜合分類3種。單要素分類可以按照水源補給分為大氣降水沼澤和潛水沼澤，按照有無泥炭積累分為泥炭沼澤和潛育沼澤，按照植被特征劃分成多個植被沼澤組等。應用分類是根據某種應用方面的需求來對沼澤進行分類，以便開發利用和保護。綜合分類是根據沼澤成因、發育過程、理化件質、植被類型等綜合指標擬定的分類系統，是多級分類。

是資源也是景觀

沼澤是自然資源的寶庫，其中蘊含的水土資源、生物資源和泥炭資源都是非常珍貴的，同時沼澤獨有的自然景觀也是相當優質的旅游資源。

沼澤是在多水的條件下形成的，沼澤中的泥炭層也有很強的持水能力，使沼澤具有豐沛的水資源。沼澤水富含腐殖質和有機酸等有機物，一般偏酸性，雖然不適合飲用，但是可以作為農業供水的水源。此外，沼澤由于持水能力強，具有蓄水、調節氣候和河川徑流的功能。

四川省阿壩縣的曼扎塘濕地位于阿壩縣東北部，是黃河水系源頭涵養區高原濕地，也是中國最大的高原濕地——若爾蓋草原濕地的主要組成部分。河水在濕地中緩緩流向遠處地平線，勾勒出草原濕地的壯闊美景。

沼澤是一種特殊的生態系統，為許多特有動植物創造了有利的生長條件。中國有約1600余種沼澤植物，包含蘆葦等纖維植物，香蒲、泥炭蘚等藥用植物和越橘、杜香等食用或香料植物等幾個具有較高價值的植物類型。沼澤還是魚類和各種水鳥的柄息地，中國的沼澤有鶴、鸛、鷺、雁等水鳥約15科160余種。沼澤中還有麝鼠這種能出產珍貴毛皮和香料的高價值獸類。沼澤生物既有極高的經濟價值，也有作為物種基因庫的科研價值。

泥炭是沼澤特有的有機產物，是沼澤環境中植物殘體在復雜條件下形成的，能作為肥料，也能提取出多種藥用物質，還能作為廉價的吸附材料用以凈化水體。但泥炭也是沼澤能儲存大量碳元素的關鍵所在，因此在開發時需注意造成的生態影響，以免沼澤碳匯功能退化。

多數天然沼澤是碳的凈匯

沼澤，特別是北半球的泥炭沼澤，是全球碳循環的重要參與者。沼澤是二氧化碳匯，沼澤植物通過光合作用將大氣中的碳儲存在體內后，在沼澤的特殊環境下泥炭化，將大氣中的碳以泥炭這種較為穩定的形式儲存下來。但沼澤又是甲烷源，各類產甲烷菌會分解富含有機質的沼澤土，并向大氣中釋放甲烷。甲烷是一種很強的溫室氣體，造成的溫室效應是二氧化碳的21倍。因此沼澤究竟是碳源還是碳匯，對溫室效應究竟是正面還是負面影響，取決于其二氧化碳凈匯和甲烷釋放之間的動態平衡，這個平衡受沼澤植被、水義條件等影響。

沼澤中的碳元素主要儲存在泥炭和植物中，泥炭中儲存的碳約占98.5%，而植物中儲存的碳僅占1.5%。泥炭層達到一定厚度的沼澤就可稱為泥炭地，全球范圍內多數沼澤都是泥炭地（但中國情況特殊，有大量沼澤處于較低緯度上，是無泥炭積累的潛育沼澤）。現有統計表明泥炭地大約覆蓋了5%的陸地面積，占全球濕地面積的50%-70%，因此對沼澤碳匯的研究大多集中在泥炭地。泥炭地的碳匯可由其泥炭積累速率反映，但是泥炭地碳累積是一個長期過程，無法直接測量出距今千年、萬年前的碳吸收與釋放，只能通過問接手段估算泥炭地在歷史時期的碳積累。科學家通過計算不同深度泥炭層的年齡來估算泥炭積累速率，首先將各個國家和地區的泥炭地分布信息匯總成泥炭地分布圖，在確定了泥炭分布后，采用碳14測年法測定泥炭的年齡，并以此推算泥炭的積累速率。推算出的數據經過頻率直方圖等方法進一步校準，并與同一地區的泥炭地做橫向對比，得出區域均值，以此分析泥炭的積累速率、泥炭地面積的擴張情況等。除此之外，測定泥炭地植物的光合、呼吸作用來計算凈初級生產力，再計算泥炭地的分解作用，通過這些數據反映的泥炭地二氧化碳通量及甲烷通量，也可以估算泥炭地的碳通量，進而估算泥炭地的碳累積速率。

有許多學者都對泥炭地的碳儲量進行過估算，得出一個較權威的結果：當今北方泥炭地碳儲量約547吉噸，熱帶泥炭地碳儲量約50吉噸（1吉噸=10噸9平方），全球泥炭地的碳儲量約為陸地碳庫的1/3。對于泥炭地碳儲量的估計值在不同文獻中有一定差異，但總體而言是相似的。雖然泥炭地的碳匯強度隨著時間推移會有很大的變化，但是現有的研究仍然表明，整個全新世期間泥炭地積累的碳超過600吉噸，以百年為單位的長期持續碳匯也超過5吉噸。盡管沼澤有釋放甲烷的情況，但多數沼澤的二氧化碳同定都遠大于甲烷釋放，碳作為有機質大量儲存在沼澤的土壤中。在這種情況下，多數天然沼澤都是碳的凈匯，對減少大氣中溫室氣體有正面的貢獻。

氣候變化是否影響沼澤碳匯

全球氣候變化是一個當前的熱門問題，在北半球表現為普遍的變暖現象，高緯度地區溫度增幅尤其明顯。而在全球變化中溫度顯著升高的北方地區恰好是泥炭地分布最密集的地區，泥炭地碳匯受氣候變化影響是相當大的。

能影響沼澤碳匯的氣候變化主要體現在氣溫升高和大氣二氧化碳濃度提高上，這些因素對沼澤碳匯的影響是多方面的：影響植物的光合作用與呼吸作用，影響植物與大氣問的碳循環，甲烷菌、放線菌等微生物活動變化，沼澤甲烷釋放隨著溫度升高而增加，永久凍土層發生變化，土壤的氧化與還原受到影響，氣溫、降水等改變影響地表徑流，進而影響水義環境。這些因素都會改變沼澤與大氣之間碳循環的動態平衡，沼澤有可能同定更多的碳，碳匯作用增強，也可能釋放更多的碳，從碳匯轉為碳源。

氣候變化對沼澤碳匯的影響會因地區的其他環境因素而變化，如芬蘭就在實驗中發現，在大氣二氧化碳濃度升高的情況下，濕潤年份的碳累積會增加并補償因甲烷排放增加帶來的溫室效應，而干旱年份則會出現碳累積減少、甲烷排放增加的情況。該實驗反映碳匯處于二氧化碳濃度與水文條件的共同影響下，兩者需要綜合考慮。

正因為氣候變化對沼澤碳匯的影響十分復雜，目前學者們對于未來氣候變化對沼澤碳匯的影響持不同的意見。有學者認為溫度升高對泥炭地碳儲量的影響很小，也有學者認為未來氣溫升高會導致北方泥炭地退化，沿海泥炭地被上升的海平面淹沒，最終使泥炭地排放的溫室氣體增加，轉化為碳源。還有學者指出氣候變化會導致自然火災發生的頻率增大，火災會使原本儲存在沼澤中的碳燃燒成為二氧化碳，從而導致溫室氣體釋放增多。總之，氣候變化對沼澤碳匯的影響與機制仍未完全探明，在將來的許多年里都會是一個熱門的科學問題。

沼澤是在多水的條件下形成的。沼澤中的泥炭層也有很強的持水能力。使沼澤具有豐沛的水資源。具有蓄水、調節氣候和河川徑流的功能。沼澤水富含腐殖質和有機酸等有機物。司作為農業供水的水源。