中国人民大学杨琳团队《Nature Communications》 | 全球潮汐湿地土壤有机碳时空格局与环境驱动：一项2009-2020年的全球评估

本文首发于“生态学者”从“湿地面积”到“土壤碳密度”为什么需要重新认识潮汐湿地蓝碳变化潮汐湿地位于陆地与海洋的交汇地带包括红树林、盐沼和潮滩是全球重要的蓝碳生态系统。其土壤能够长期储存大量有机碳因此准确掌握潮汐湿地土壤有机碳SOC的空间分布及其变化对于认识全球蓝碳格局和制定湿地保护策略具有重要意义。然而一个看似简单的问题“过去十多年里全球潮汐湿地究竟损失或增加了多少土壤碳”实际上并不容易回答。过去的全球尺度研究存在两个主要局限。一方面已有研究更多关注红树林或盐沼而面积广泛分布的潮滩长期缺乏全球尺度的空间显式碳储量评估另一方面部分大尺度研究主要根据湿地面积变化推算碳储量变化相当于假设单位面积SOC密度在不同时间基本保持不变。但除了面积变化单位面积土壤中储存的碳也可能随着气候、水文、沉积过程和人类活动而变化。因此仅仅回答“湿地还剩多少面积”并不能完整反映其蓝碳库究竟发生了怎样的变化。为解决这一问题Yang等构建了一个全球潮汐湿地时空数字土壤制图框架对2009-2014年和2015-2020年两个时期的红树林、盐沼和潮滩SOC进行了统一评估。研究方法研究整合了多个公开土壤数据库共获得全球5,489个采样点、42,154条土层记录并收集了63项环境协变量涵盖海洋水动力、气候、植被、地形、遥感信息和人类活动等多个方面。利用时空数字土壤制图和随机森林模型分别建立红树林、盐沼和潮滩SOC预测模型对2009-2014年和2015-2020年两个时期全球潮汐湿地0-100 cm土层的SOC进行评估。同时研究进一步将土壤划分为0-30 cm、30-60 cm和60-100 cm三个深度层次。与仅依据湿地面积变化估算碳储量的方法不同该研究同时考虑了湿地面积和单位面积SOC密度的动态变化。全球潮汐湿地SOC总体下降深层土壤损失更明显结果显示全球潮汐湿地SOC储量由2009-2014年的约8.80 Pg下降至2015-2020年的约8.27 Pg平均减少约0.53 Pg降幅约6.11%。这一变化不仅来自湿地面积缩减更主要与单位面积SOC密度下降有关。研究还发现SOC损失随土壤深度增加而加剧60-100 cm深层土壤的下降幅度高于0-30 cm表层提示深层碳库同样可能对环境变化较为敏感。Fig. 1 | 全球潮汐湿地土壤有机碳储量分布0.5°聚合、纬度格局及大陆柱状图2009-2020年0-100 cm红树林、盐沼和潮滩三类湿地呈现不同变化特征不同湿地类型呈现出明显差异。2015-2020年红树林SOC储量约为4.85 Pg占全球潮汐湿地SOC的58.6%潮滩约为2.57 Pg盐沼约为0.85 Pg。红树林和潮滩SOC储量分别下降约8.41%和5.67%而盐沼增加约7.92%。其中红树林的损失主要来自SOC密度下降而潮滩同时受到面积减少和SOC密度下降影响盐沼的增加则与面积扩张和SOC密度提高共同有关。Fig. 2 | 红树林、盐沼和潮汐湿地的SOC储量变化0-100 cm2009-2020年的全球分布0.5°聚合、纬度格局及大陆柱状图不同收入水平国家的SOC变化不同不同收入水平国家之间的SOC变化也存在明显差异。高收入国家的潮汐湿地SOC总体较为稳定低收入国家平均表现为轻微增加而中低收入和中高收入国家则出现更明显的SOC损失。这些差异可能与各国所处的发展阶段、土地利用转换、湿地开发压力以及环境管理能力有关。Fig. 3 | 不同收入水平国家间SOC储量变化Tg的差异不同湿地类型具有不同环境主导因素环境驱动因素也因湿地类型而异红树林SOC主要受到最低温度、海拔、悬浮物和降水等因素影响盐沼和潮滩则更多受到潮汐和其他海洋水动力因素控制。Fig. 4 | 基于SHAP的红树林A、盐沼B和潮汐湿地C土壤有机碳驱动因子分析潮汐湿地面积变化并不能完全代表蓝碳储量变化全球潮汐湿地SOC的变化是湿地面积、单位面积SOC密度、土壤深度以及不同生态系统环境过程共同作用的结果。特别是红树林的结果显示即使湿地面积总体保持相对稳定其SOC密度仍可能下降从而造成明显的碳储量损失。与此同时研究将长期受到较少关注的潮滩纳入全球统一核算框架。结果显示潮滩虽然SOC密度低于红树林但由于面积广泛其SOC总储量约为2.57 Pg占全球潮汐湿地SOC的近三分之一表明潮滩同样是全球蓝碳体系中不可忽视的组成部分。作者也指出本研究仍存在一定不确定性包括遥感湿地分类误差、部分区域土壤样本不足以及海草床尚未纳入全球评估等。因此这些结果主要用于揭示全球和大区域尺度上的总体格局及变化趋势在解释具体局地湿地的SOC变化时仍需结合实地观测。研究成果以“Spatio-temporal patterns and environmental controls of soil organic carbon stocks in global tidal wetlands since 2009”为题于2026年7月28日在线发表于Nature子刊Nature Communications南京大学地理与海洋科学学院在读博士生杨辰丛海为第一作者中国人民大学公共管理学院杨琳教授为通讯作者。原文链接https://www.nature.com/articles/s41467-026-76092-4