鹽沼濕地生態(tài)修復(fù)是全球緩解氣候變化和增強碳封存的一項長期策略，目前我國多個地區(qū)已實施了包括退耕還濕和自然恢復(fù)等措施的一系列生態(tài)修復(fù)措施。然而，受限于修復(fù)觀測的較短時間尺度，當(dāng)前研究難以系統(tǒng)揭示植被恢復(fù)和演替動態(tài)對碳通量年際變化的長期影響。近期，中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所濱海濕地演變機制與生態(tài)修復(fù)研究組（韓廣軒研究團隊）依托中國科學(xué)院黃河三角洲濱海濕地生態(tài)試驗站，基于“退耕還濕”自然恢復(fù)濕地長達12年的生態(tài)系統(tǒng)碳通量連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及長時序遙感影像（圖1），解析了植被變化對鹽沼濕地年際碳匯強度的影響機制。
圖1?自然修復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)及CO2交換（NEE）長期監(jiān)測數(shù)據(jù)
本研究將環(huán)境因子劃分為植被因子（基于長時序遙感指數(shù)）和氣候因子（來源于氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)），結(jié)合多元逐步回歸與機器學(xué)習(xí)方法，從多時間尺度和不同恢復(fù)年限兩個維度系統(tǒng)評估了二者對修復(fù)濕地碳通量的相對貢獻。結(jié)果表明，濱海濕地長達12年的自然恢復(fù)過程中，植被與氣候因子共同決定生態(tài)系統(tǒng)的CO2凈交換量（NEE）。隨著時間尺度延長，氣候因子為NEE年際變化的主要驅(qū)動因素，但植被對NEE變異的解釋能力逐漸增強（圖2）。進一步的年度尺度分析表明，在基于氣候因子的模型中引入植被因子可顯著提升模型解釋力，且隨著恢復(fù)年限增加，提升效應(yīng)更為明顯（圖3）。這說明植被改善過程在一定程度上減弱了氣候因子對CO2封存能力的主導(dǎo)影響，從而增強了生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的穩(wěn)定性（圖4）。本研究定量揭示了氣候與植被在長期演替過程中對NEE的協(xié)同調(diào)控機制，并凸顯了植被恢復(fù)和演替動態(tài)在維持和增強濱海濕地固碳功能中日益重要的作用。
圖2?植被和氣候在不同時間尺度上對NEE的貢獻
圖3 隨恢復(fù)年限增加植被和氣候?qū)π迯?fù)濕地NEE的貢獻
圖4?植被和氣候在自然修復(fù)過程中對生態(tài)系統(tǒng)碳通量的控制
相關(guān)研究成果以“Climate and vegetation jointly determine the interannual variation of net ecosystem CO2?fluxes over 12 years in a restored coastal wetland”為題，發(fā)表于農(nóng)林科學(xué)知名期刊《Agricultural and Forest Meteorology》。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金以及山東省青年科學(xué)基金的支持。
此外，題為“Vegetation Types Shift Physiological and Phenological Controls on Carbon Sink Strength in a Coastal Zone”的相關(guān)研究論文，獲得了《Global Change Biology》的特別評論（該期刊每年發(fā)表的論文中僅有約1%能夠獲此認可）。該評論以“What Regulates Net Carbon Uptake in Coastal Ecosystems？”為題，同期發(fā)表在同一期刊上。評論作者、澳大利亞西悉尼大學(xué)的Elise Pendall教授充分肯定了該研究長期監(jiān)測數(shù)據(jù)所取得的成果，認為所揭示的海岸帶生態(tài)系統(tǒng)碳匯調(diào)控機制，為相關(guān)領(lǐng)域提供了重要理論依據(jù)。并指出：“海岸帶生態(tài)系統(tǒng)易受氣候變化帶來的洪水、鹽水入侵和侵蝕等威脅。與社會和生態(tài)重要性相比，這些生態(tài)系統(tǒng)目前研究仍顯不足，因此Wei等人（2025）的最新研究顯得尤為關(guān)鍵。”
