近日,我校海洋可持续发展研究院海岸带人海复合系统可持续研究组青年教师赵文祯与华东师范大学河口海岸全国重点实验室李秀珍教授团队、澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT)Peter Macreadie教授团队合作,在滨海蓝碳与互花米草生态治理研究领域取得重要进展。研究以长江口为例,将互花米草清除后的本土植被恢复与海平面上升适应结合起来,把“维持蓝碳”的目标转化为具体的湿地向陆迁移空间需求。相关研究成果以“Inland Migration Space Requirements for Maintaining Blue Carbon Stocks afterSpartinaEradication under Accelerating Sea Level Rise”为题,发表于环境科学领域国际顶级期刊Environmental Science & Technology(ES&T)。该期刊被Nature Index收录,主要报道各种与环境相关主题的具有影响力、开创性和世界级水平的研究,最新影响因子为12.2。

互花米草原产北美,1979年被引入我国用于保滩促淤,此后迅速扩张,已遍布我国约1.8万公里海岸线。互花米草具有很强的固碳能力,但其形成的单一群落挤占本土植被生境、降低迁徙水鸟栖息地质量、改变水动力过程,对我国滨海湿地生态安全构成严重威胁。为此,我国启动了全球规模最大的滨海湿地修复行动——《互花米草防治专项行动计划(2022—2025年)》,部署全面清除约6.8万公顷互花米草。然而,据估算全国范围清除互花米草可能释放约2140万吨二氧化碳,与此同时,加速上升的海平面正持续压缩本土盐沼的生存空间。互花米草清除后,本土植被能否“接棒”维持蓝碳功能?需要为湿地预留多大的“退路”?
研究以长江口约130平方公里的互花米草清除区为对象,设计了两种修复策略。“环境适宜”(ES)策略在每个位置配置最适宜生长的本土植物;“碳储量优化”(CS)策略则在两种植物都能生长的区域,优先种植单位面积储碳更多的芦苇。研究团队耦合了物种分布模型、海平面影响盐沼模型和空间优化方法,模拟低排放(SSP1-2.6)与高排放(SSP5-8.5)情景下2060年和2100年的湿地演变,并计算维持216万吨碳目标储量所需的最小向陆迁移面积。

图1:互花米草清除后两种本土盐沼恢复策略(左)及海平面上升下的蓝碳响应与向陆迁移需求(右)示意图
研究发现,即使完成本土植被修复,海平面上升仍会持续削弱蓝碳功能。到2060—2100年,海堤外盐沼面积将减少23%—50%,碳储量下降12%—51%,其中南汇东滩和九段沙最为脆弱。CS策略的碳储量比ES高约6%—16%,但仅靠海堤外原有区域的修复,难以维持既定目标。研究在海堤陆侧约428平方公里的潜在迁移空间中开展优化,结果显示,维持目标碳储量需要约31—157平方公里的向陆迁移空间。

图2:不同排放情景与恢复策略下维持目标蓝碳储量所需的最小向陆迁移空间及其空间分布
研究还发现,CS策略节省空间的优势会随着海平面上升逐渐收窄。在高排放情景下,这一优势由2060年的约29%降至2100年的仅约4%,到世纪末两种策略的需求只相差约6平方公里。其原因在于淹水加剧,限制了高碳储量芦苇的生长空间,迁移区内海三棱藨草的占比由约15%升至约57%。这表明,管理干预的“窗口期”可能比常规规划周期关闭得更快,及早识别并预留迁移空间至关重要。
该研究将入侵物种治理、气候适应与海岸带空间规划纳入统一分析框架,为滨海湿地有序后退(managed realignment)提供了可落地的定量空间目标。研究提出因地制宜的分区适应策略:对九段沙等生态价值高但空间受限的区域,可开展小尺度精准增高;对崇明岛北部和东部等具备迁移空间、土地成本相对较低的区域,优先实施向陆迁移并率先开展试点;对南汇东滩等开发压力大、防护功能重要的岸段,可结合生态海堤与有限的陆侧缓冲带构建多层次适应体系。研究成果可为我国互花米草防治、滨海蓝碳增汇和基于自然的解决方案(NbS)提供科学依据,也可为全球其他同时面临入侵物种治理与海平面上升双重压力的海岸带提供借鉴。
我校为论文第一署名单位,海洋可持续发展研究院教师赵文祯为第一作者,华东师范大学李秀珍教授为通讯作者,我校闫晓露教授、钟敬秋副教授等参与了研究。该工作得到国家重点研发计划(2023YFE0113100)、国家自然科学基金(42141016、42176164)和辽宁省科技厅博士科研启动基金(2026-BS-0678)的资助。
文字:赵文祯
编辑:赵文祯
审核:钟敬秋、曾庆雨