沼澤濕地生物碳匯擴增與碳匯型生態(tài)農(nóng)業(yè)利用模式

　　摘要：為了探索沼澤濕地生物碳匯擴增技術(shù)與碳匯型生態(tài)農(nóng)業(yè)利用模式，該文選取吉林省大安市牛心套堡葦場的蘇打型鹽堿化蘆葦沼澤濕地為研究對象，通過田問工程、放流增殖魚、蝦、蟹、退化蘆葦植被恢復等措施，構(gòu)建高碳匯型水生生物群落，于2006～2011年進行了沼澤濕地生物碳匯擴增技術(shù)與碳匯型生態(tài)農(nóng)業(yè)利用模式的試驗。結(jié)果表明，試驗地主要碳匯生物的年平均生物量達到3364．38k鮒lIn2，比試驗前增加了158．20％，年均遞增20．89％；試驗地年均碳匯能力達到176．42蠅／111112，比試驗前增加了256．98％，年均遞增35．01％；試驗地年均經(jīng)濟效益達到744元／llm2，比試驗前增加了215．25％，年均遞增25．81％。魚、蝦、蟹的放流增殖對沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能無明顯損害，所構(gòu)建的“葦一魚．蝦．蟹”復合生態(tài)結(jié)構(gòu)可作為退化蘆葦沼澤濕地的生物碳匯擴增模式和碳匯型生態(tài)農(nóng)業(yè)利用模式，也可為其他類型濕地實施生物碳匯擴增與碳匯型利用提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：碳，生態(tài)，農(nóng)業(yè)，碳匯擴增，碳匯型利用，鹽堿化沼澤濕地，松嫩平原

　　O引言

　　“從大氣中移走二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)等導致溫室效應(yīng)的氣體、氣溶膠或它們的初生體的任何過程、活動和機制稱為碳匯”；“向大氣中釋放二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)等導致溫室效應(yīng)的氣體、氣溶膠或它們的初生體的任何過程、活動和機制稱為碳源，，11。3|。面對全球氣候變化，國際社會都在致力于溫室氣體減源增匯的探索，以適應(yīng)、減緩所帶來的影響；中國也將低碳、綠色發(fā)展作為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，應(yīng)對全球氣候變化和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。沼澤濕地是內(nèi)陸天然濕地的主要類型之一，面積占全球陸地面積的3％。泥碳地是沼澤濕地的主要類型之一，所儲存的碳(C)約占全球陸地碳的20％、土壤碳的35％，相當于大氣碳的75％【4堪J；中國三江平原沼澤濕地碳的年積累量也達4．67×104t【4J。然而在過去的200年間，排水疏干、農(nóng)田化利用等導致沼澤濕地退化、消失，全球僅泥碳地收稿日期：2012．02—22修訂日期：2012．08．13基金項耳：吉林省科技發(fā)展計劃項目(20080402一1)：吉林省農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目。作者簡介：楊富億(1964一)，男，吉林省九臺人，研究員，主要從事濕地利用研究。長春中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，130012。Email：yaIIg缸yi@neigae．a(chǎn)c．cn的碳儲量就減少了4．1×109t17。9J；農(nóng)業(yè)墾殖使中國三江平原沼澤濕地的碳匯能力下降60％～85％Il川。由此可見，沼澤濕地在減緩溫室氣體排放方面發(fā)揮著重要作用；而不合理的開發(fā)利用也可導致沼澤濕地碳匯能力的下降乃至喪失[111。實施生物碳匯擴增，如通過恢復、重建退化的植被、提升天然沼澤濕地的生物固碳能力、大力發(fā)展碳匯型利用模式(直接或間接降低大氣C02濃度的利用模式)等措施，對增強沼澤濕地的碳匯能力將產(chǎn)生積極作用。相關(guān)報道國內(nèi)外尚不多見。

　　1試驗地概況與試驗方法

　　1．1試驗地概況

　　試驗地位于松嫩平原西部吉林省大安市牛心套堡葦場，地理坐標為45。13’～45。16tN，123。15’～123。2l’E。該區(qū)屬溫帶半濕潤向半干旱過渡的大陸性季風氣候，光熱資源豐富，水熱同季，降雨偏少。年平均氣溫為4．3℃，年平均≥10℃的活動積溫為2935℃，年平均無霜期130d；年平均日照時數(shù)為3012h，太陽總輻射量全年平均為5259MJ／llm2；年平均降雨量為396mm，其中6—8月占73％；年平均蒸發(fā)量為1817mm。所選擇的試驗地為霍林河與洮兒河間的河漫灘草本沼澤濕地，面積為100hm2，天然降水為主要水源，豐水年份可從洮兒河補給，并隨水進入銀鯽(c白瑚sf淞口甜陽觚gf6e肋)、中華小長臂蝦(砌腸P腳伽P幼sf甩P瑚西)、秀麗白蝦(砌腸Pm伽聊D沈s觚)、日本沼蝦(朋白c加6朋砌f姍廁，pD甩珊括)等天然魚、蝦，年平均生物量在30kg／hm2左右，常年積水深度平均為0～20cm。

　　1．2材料與方法

　　1．2．1工程措施試驗前實施必要的工程建設(shè)。包括在試驗地四周邊界處開挖10m寬、1．5m深的環(huán)溝，總長度為3800m；試驗地內(nèi)開挖寬5m、深1．2m的“十”字形明水溝，總長度為4200m，并與環(huán)溝相通，其交點處擴建為面積1．2hm2、深3．5m的越冬區(qū)。此外，修建魚、蝦、蟹的苗種馴化池2口，兼作商品魚、蝦、蟹的暫養(yǎng)池，面積均為O．5hm2，深1．5m。打機井4眼，單井出水量在100m3／h以上，用于馴化池注水和旱季試驗地補水。

　　1．2．2放流增殖對象的選擇根據(jù)環(huán)境適應(yīng)性和天然餌料基礎(chǔ)選擇放流增殖對象。試驗地水質(zhì)符合NY廠r5065—2001【15】、GB11607—89【16】和NY505卜2001【17】的要求，水體含鹽量、堿度、pH值等主要水化學指標適合魚、蝦、蟹生存。沼澤濕地中茂盛的水革為蝦、蟹提供棲息與避敵蛻殼場所，還為鯉(印一聆淞C場r加珊c口啊fD)、銀鯽提供產(chǎn)卵繁殖基質(zhì)；明水面擴大、水體空間增加為鰱(局伊印辦歷口砌fc辦砌腰聊D，f護訝)、鳙0，．婦ffcIi2砌粥玎06f凰)魚覓食、生長提供適宜環(huán)境；浮游植物和浮游動物為鰱、鳙魚，軟體動物、搖蚊幼蝦和寡毛類為鯉、銀鯽提供餌料基礎(chǔ)；沉水植物、有機腐屑分別為中華絨螯蟹(DfDc廳P護J加P珊缸)和蝦類的主要餌料。因而選擇鰱、鳙、鯉、銀鯽、日本沼蝦和中華絨螯蟹為放流增殖對象。同時為了探索內(nèi)陸鹽堿水養(yǎng)殖海蝦的可能性，還將中國明對蝦(凡聆聆P聊P胛口P“J幽擁P舢括)列為放流增殖對象。

　　2結(jié)果與分析

　　2．1沼澤濕地碳匯生物生物量

　　2006—2011年，通過實施魚、蝦、蟹放流增殖和退化蘆葦植被恢復，使沼澤濕地的生物種群效益得到恢復和提高，從而構(gòu)建起高生物量高碳匯水生生物群落，成為退化沼澤濕地碳匯功能恢復的物質(zhì)基礎(chǔ)。沼澤濕地中浮游植物、浮游動物、底棲動物、沉水植物和有機腐屑等共同構(gòu)成魚類、日本沼蝦和中華絨螯蟹的天然餌料基礎(chǔ)；水生植被是鯉、銀鯽的產(chǎn)卵基質(zhì)，日本沼蝦蛻殼避敵的場所進而促進種群自然增殖；田間工程是實現(xiàn)葦、魚、蝦、蟹共生發(fā)展的保障；水量調(diào)控措施改善了沼澤濕地的水文過程，與栽培撫育措施共同促進退化蘆葦植被的恢復。這些因素的綜合作用，使試驗地的主要碳匯生物魚類、日本沼蝦、中華絨螯蟹和蘆葦?shù)哪昶骄锪窟_到3364．38k2／I瑚2，比試驗前(2005年)增加2091．38kg／h∥，提高了158．20％(表2)。所增加的碳匯生物生物量中，魚類、日本沼蝦和中華絨螯蟹總計年平均為592．38kg／11m2，占28．74％；蘆葦年平均為1469k趴1IIl2，占71．26％。可見通過魚、蝦、蟹放流增殖與退化蘆葦植被恢復等生物措施，明顯地提高了沼澤濕地碳匯生物的生物量。

　　2．2沼澤濕地生物碳匯能力

　　上述所構(gòu)建的碳匯水生生物群落中，蘆葦通過光合作用直接吸收、固定大氣碳，其地上部分所固定的碳通過收獲而移出大氣，地下部分則借助有機質(zhì)的腐化作用將其儲存在濕地土壤中；攝食天然餌料的魚、蝦、蟹，以其生長活動與增殖過程促進餌料生物吸收、固定水體碳，其中一部分碳通過食物網(wǎng)機制以生物量的形式轉(zhuǎn)化為碳匯生物產(chǎn)品(魚、蝦、蟹)，再通過收獲把這些已轉(zhuǎn)化為生物產(chǎn)品的碳移出水體，從而間接地移走大氣碳。計算結(jié)果表明，2006—2011年，試驗地生物碳匯能力年平均為176．42kg／h∥，比試驗前(49．42kg／hm2)增加127．00kg／hrn2，提高了256．98％(表3)。所增加的生物碳匯能力中，魚類、日本沼蝦和中華絨螯蟹總計年平均為69．97kg／llIIl2，占55．09％；蘆葦年平均為57．03kg／h群，占44．91％?？梢姴捎蒙鲜錾锎胧┎粌H提高了沼澤濕地碳匯生物生物量，其生物碳匯能力也顯著增強。同時也表明魚、蝦、蟹等水生動物的碳匯功能對提高沼澤濕地碳匯能力所起的作用不容忽視。

　　3討論

　　固定并儲存大氣溫室氣體是實現(xiàn)低碳、綠色發(fā)展的重要途徑之一，這既可以通過工業(yè)手段，也可以利用生物固碳功能來實現(xiàn)【1J。但從中國目前的科技與生產(chǎn)發(fā)展水平來看，通過工業(yè)手段成本高、難度大。利用生物固碳功能，通過實施生物碳匯擴增戰(zhàn)略來實現(xiàn)生物減排增匯較為必要。目前可實施生物碳匯擴增的領(lǐng)域包括：海洋、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、草業(yè)、濕地和土地利用；其中，濕地的碳匯能力在全球僅次于海洋和森林，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中僅次于森林的重要碳匯之一[7。91。因此，實施生物碳匯擴增對中國發(fā)展低碳、綠色經(jīng)濟有著特別重要的意義和巨大的潛力。本試驗退化蘆葦沼澤濕地碳匯生物生物量、生物碳匯能力的年平均遞增率分別達到20．89％和35．01％，因而所構(gòu)建的“葦．魚．蝦一蟹”復合群落結(jié)構(gòu)是一種生物碳匯擴增模式。這表明退化蘆葦沼澤濕地的生物碳匯擴增，可以通過恢復與重建高生物量、高碳匯型水生生物群落來實現(xiàn)。

　　4結(jié)論

　　1)“葦一魚．蝦一蟹”復合生態(tài)結(jié)構(gòu)，每年可提高蘆葦沼澤濕地生物碳匯能力35．01％，可作為退化蘆葦沼澤濕地生物碳匯擴增模式。2)實施“葦一魚．蝦一蟹”模式，每年可提高蘆葦沼澤濕地的經(jīng)濟效益25．81％，是適合沼澤濕地發(fā)展的碳匯型生態(tài)農(nóng)業(yè)利用模式。3)“葦一魚一蝦一蟹”模式適合于蘆葦沼澤濕地特別是退化濕地的推廣應(yīng)用，也可為其他類型濕地實施生物碳匯擴增與碳匯型利用提供借鑒。

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