导读

加速上升的海平面正在给全世界的滨海湿地造成淹没压力。滨海湿地的植被在稳定海岸和捕获沉积物以减轻海平面上升的负面影响方面起着关键作用。沉积泥沙的能力受到植物个体特征的影响，尽管在最近的区域或全球模型中，已经考虑了由植被覆盖湿地中额外沉积物沉积和有机质积累引起的生物地貌反馈，以量化面临海平面上升时的湿地稳定性，但迫切需要进一步比较不同盐沼植物或红树林对海拔的贡献差异。本文通过建立全球盐沼和红树林的泥沙淤积数据库，基于沼泽平衡吸积模型（MEM），计算了27种常见滨海湿地植被种群的泥沙吸积效率。结果表明，不同植被种群的泥沙吸积效率不同，大部分红树林物种和少数盐沼物种的泥沙吸积效率较低。对于同一种植被种群，分布纬度与泥沙吸积效率呈非线性关系，茎密度和根系结构是影响效率的重要因素。须根类植物的泥沙吸积效率高于直根类植物，多年生植物的泥沙吸积效率高于一年生植物。这些结果可以提供与泥沙吸积有关的关键模型参数，为评价滨海湿地在海平面上升下的动态变化提供了新的视角，对滨海湿地的保护与恢复具有重要意义。

研究成果以“Adaptability of Common Coastal Wetland Plant Populations to Future Sea Level Rise”为题，发表在国际期刊Ecosystem Health and Sustainability（2023，9（1），0005）上。

研究背景

滨海湿地是许多生物的宝贵栖息地，对维持生态系统结构和功能至关重要。然而，滨海湿地生态系统是对全球气候变化最敏感和最脆弱的生态系统之一。特别是全球变暖导致的海平面快速上升会严重淹没、侵蚀和盐碱化滨海湿地。自20世纪90年代初以来，全球海平面上升年平均速率已达到约3.3±0.1毫米，这是有记录以来的最高水平。预计到2080年，全球平均海平面将上升38厘米，到21世纪末，全球约22%的沿海湿地可能被淹没，这将造成巨大的经济、社会和生态损失。然而，最近的研究发现，一些滨海湿地可以在快速上升的海平面情景中幸存下来。植被是抵御海平面上升理想的天然屏障，植被不仅能捕获泥沙，还能积累有机物（如凋落物和腐败的根系），从而增加植被生长区域的海拔，避免被上升的海平面淹没。

主要结论

1、不同植物种群的吸沙效率

量化了滨海湿地中常见的27种植被种群的泥沙吸积效率参考值（图1）。其中包括16种常见的盐沼植被种群和11种红树林植被种群。红树林植被种群的泥沙吸积效率参考值（k）分布范围为0.05 × 10^-6 m²g⁻¹~14.07 × 10⁻⁶ m²g⁻¹，盐沼植被种群的k值分布范围为1.22 × 10⁻⁶ m²g⁻¹ to 53.41 × 10⁻⁶ m²g⁻¹。盐沼植被种群的泥沙吸积效率参考值的平均值、最大值、最小值和中位数均高于红树林植物种群，但在95%置信区间内差异不显著(P = 0.320)（表1）。

图1 不同植被种群泥沙吸积效率参考值（k）的分布，（a）盐沼植被种群和（b）红树林植被种群。括号中的k值已经乘上了1× 10⁶ m²g⁻¹。

表1 盐沼植被种群和红树林植被种群的泥沙吸积效率参考值的差异显著性及描述性数据统计，N表示数据的样本数。均值±SE、最大值、最小值和中值已经乘上了1× 10⁶ m²g⁻¹

2、泥沙吸积效率同植被形态间的关系

一般来说，同一科的植被具有相似的形态和特征。收集到数据的27种植被可以归属于9科。不同科的植被群落泥沙吸积效率存在显著性差异(χ(141,8) = 29.746; P <0.001)（图2）。盐沼植被种群中泽泻科、红树林植被种群中海桑科的植被拥有比其他植被种群更高的泥沙吸积速率参考值。在不同根系形态的植被种群中，须根系植被比直根系植被拥有更高的泥沙吸积速率参考值(F_(2,1) = 9.892; P < 0.05)。

图2 泥沙吸积速率参考值（k值）在不同科和根系植被种群中的分布情况。根的比较只考虑了盐沼植被种群。

3、泥沙吸积速率同纬度的关系

本文针对芦苇和互花米草两种常见的植被种群，对它们的泥沙吸积效率参考值和纬度的关系进行了回归分析。发现互花米草和芦苇种群的泥沙吸积效率随着纬度的上升呈现非线性下降的趋势（图3a和3b）。这提示我们应当关注拥有广泛纬度分布的植被在不同区域的泥沙吸积表现差异，特别需要对高纬度地区的盐沼湿地对海平面上升的适应能力进行评估，从而尽早地实施相关政策降低湿地受到的海平面上升威胁。

图3 互花米草（a）和芦苇（b）种群的泥沙吸积效率参考值与纬度的关系

研究展望

泥沙吸积速率参考值（k）是衡量滨海湿地对海平面上升潜在适应力的有效指标，对于选择合适的植被物种进行滨海湿地生态恢复是有参考价值的。因此，这项研究的结论对制订海岸管理战略和政策方针很重要。

未来，可以针对特定的盐沼或红树林物种进行物理模型的模拟实验，以获得更精确的泥沙吸积效率值，并更准确地量化植被地上和地下结构和形态对泥沙吸积效率的贡献。特别是植被根系在维持植被生长区域海拔中的作用需要更深入和详细的研究。

原文链接：https://doi.org/10.34133/ehs.0005