近日，72886必赢欢迎光临、72886必赢欢迎光临近海海洋环境科学国家重点实验室、福建台湾海峡海洋生态系统国家野外科学观测研究站（台海站）朱旭东副教授团队在红树林湿地甲烷排放的碳汇抵消效应方面取得新进展，相关成果以“Asynchronous methane and carbon dioxide fluxes drive temporal variability of mangrove blue carbon sequestration”为题，发表于Geophysical Research Letters.该研究依托台海站红树林湿地温室气体通量长期观测平台，开展了红树林湿地与大气之间的甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）通量及相关气象、水文要素的长时序高频连续观测，揭示了亚热带河口红树林湿地CH4通量的多时间尺度变化规律及其环境控制机制，阐明了CH4和CO2通量的非同步变化影响CH4排放对碳汇的抵消效应，研究结果为科学评估红树林湿地碳汇与气候效应提供了科学依据。
红树林湿地可以高效吸收大气CO2，因具有长期且持续的碳固存能力而产生较强的气候效益。同时，红树林湿地也向大气排放温室效应更强的CH4，部分抵消红树林湿地碳汇的气候效益。由于CH4和CO2通量具有极强的昼夜、季节等时间变化规律，以往基于非高频连续观测的抵消效应评估具有较大的不确定性。为降低上述评估的不确定性，提高对红树林湿地CH4通量时间变化规律及其对碳汇抵消效应的认识，迫切需要同步开展两种温室气体通量的长时序高频连续观测。本研究利用2019-2023年的涡度相关高频连续观测数据解析中国东南沿海福建漳江口红树林湿地CH4通量及其碳汇抵消效应的时间变异模式，获得以下科学认识：（1）土壤温度与潮汐因子主导着红树林湿地CH4通量的昼夜和季节变化，其中CH4排放量夜间高于白天、夏秋高于冬春；（2）按20年尺度的持续通量全球增温潜势计算，红树林湿地CH4源平均抵消10%的CO2汇；（3）由于CH4和CO2通量存在非同步变化特征，碳汇抵消效应存在极强的昼夜和季节差异。该研究表明夜间排放对红树林湿地CH4收支具有显著贡献，并证实了温室气体通量的非同步变化对评估红树林湿地气候效益的重要影响。
图1 红树林湿地CH4通量的时间变化和昼夜差异
图2 红树林湿地CH4通量与潮汐水位/土壤温度的平均昼夜变化
该论文第一作者和通讯作者为72886必赢欢迎光临朱旭东副教授，共同作者包括72886必赢欢迎光临硕士生陈璟珂、福建省气象科学研究所李丽纯高级工程师、自然资源部南海发展研究院李明杰高级工程师、中国科学院大气物理研究所李婷婷研究员、中山大学覃章才教授和王凡副教授，以及中国科学院南京地理与湖泊研究所赵晓松副研究员。该研究获得国家重点研发计划（2022YFF0802101），广东省促进经济发展专项资金粤自然资合[2022]20号和国家自然科学基金（32371661）等项目的联合资助。Xudong Zhu*, Jingke Chen, Lichun Li, Mingjie Li, Tingting Li, Zhangcai Qin, Fan Wang, and Xiaosong Zhao (2024). Asynchronous methane and carbon dioxide fluxes drive temporal variability of mangrove blue carbon sequestration. Geophysical Research Letters, doi: 10.1029/2023GL107235.https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023GL107235
研究团队近年来依托台海站滨海湿地涡度通量观测平台持续开展红树林、盐沼、海水养殖等滨海湿地温室气体通量长期连续观测，旨在阐明温室气体通量的时空变异特征，揭示温室气体源汇格局及其控制机制。其中，红树林温室气体通量相关的研究成果，可查阅以下文章：1.Lu, Y. and X. Zhu* (2021). Response of mangrove carbon fluxes to drought stress detected by photochemical reflectance index. Remote Sensing, doi: 10.3390/rs13204053.2.Zhu, X.*, C. Sun and Z. Qin (2021). Drought-induced salinity enhancement weakens mangrove greenhouse gas cycling. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, doi: 10.1029/2021JG006416.3.Zhu, X.*, Z. Qin and L. Song* (2021). How land-sea interaction of tidal and sea breeze activity affect mangrove net ecosystem exchange? Journal of Geophysical Research: Atmospheres, doi: 10.1029/2020JD034047.4.Zhu, X.*, Y. Hou, Y. Zhang, X. Lu, Z. Liu and Q. Weng (2021). Potential of sun-induced chlorophyll fluorescence for indicating mangrove canopy photosynthesis. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, doi: 10.1029/2020JG006159.5.Zhu, X.*, L. Song, Q. Weng and G. Huang (2019). Linking in-situ photochemical reflectance index measurements with mangrove carbon dynamics in a subtropical coastal wetland. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, doi: 10.1029/2019jg005022.
文、图 | 朱旭东
责任编辑 | 朱旭东
排版 | 曾鹏
