2. 自然资源部热带海洋生态系统与生物资源重点实验室, 广西北海 536000;
3. 墨尔本大学, 澳大利亚墨尔本 3010
2. Key Laboratory of Tropical Marine Ecosystem and Bioresource, Ministry of Natural Resources, Beihai, Guangxi, 536000, China;
3. The University of Melbourne, Melbourne, 3010, Australia
在全球气候持续变暖、极端天气事件频发的背景下，减少温室气体排放、提升生态系统碳汇能力已成为国际社会应对气候变化的共识。我国“双碳”目标的实现不仅依赖于能源结构与产业技术的深度脱碳，还需充分发挥陆地与海洋生态系统固碳增汇的协同作用。红树林是热带、亚热带海岸带海陆交错区生产能力最高的海洋生态系统之一[1]，其植被生产力与热带雨林相当，在净化海水、防风消浪、维持生物多样性等方面发挥着极为重要的作用[1]。全球红树林面积仅占全球近海区域的约0.5%，但其向近海输出的陆地碳总量约占全球近海碳输运量的10%—11%，同时其沉积物碳储量可占全球海洋沉积物碳储量的10%—15%[2]。
红树林生态系统碳储量组成包括地上生物量碳储量、地下生物量碳储量、凋落物碳储量及土壤碳储量4部分，其中土壤碳储量占比49%—98%，凋落物碳储量占比不足1%[3]。准确估算红树林生态系统的碳储量，不仅是评估其固碳能力的重要基础，更是沟通气候治理、生态保护与可持续发展之间的关键桥梁。目前国内外针对红树林固碳能力已开展了较多研究，在全球尺度上，Hutchison等[4]结合文献数据及气候模型估算全球红树林总生物量为2.83 Pg，平均生物量为184.8 t /hm2；Donato等[5]结合25个实测样点数据估算全球红树林土壤碳储量为4—20 Pg C。在特定区域或特定物种尺度上，研究人员在印度孙德尔本斯[6]、加蓬蓬加拉国家公园[7]以及我国湛江[8]、深圳[9]、珠海[10]等区域的红树林分布区开展了相关研究。对于我国红树林碳储量的研究，江小芳[11]基于17个样点估算得出我国红树林生态系统平均碳密度为178.65 t C/hm2；刘红晓[12]通过13种红树植物群落类型碳储量推算出中国红树林碳储量为(6.91 ± 0.57) Tg C。但这些研究普遍存在以下不足：(1)红树林样本数据点有限；(2)由于水文条件(潮汐、波浪、盐度)及地貌类型差异，同一类型的红树林在不同甚至同一生长区域生长可能存在群落特征差异[13]，仅根据主要群落类型估算红树林碳储量的准确度仍有待评估；(3)对不同区域红树林固碳能力的横向对比不足。因此，急需在扩大监测点、考虑不同红树林分布区群落参数差异的基础上开展区域性红树林碳储量评估。
广东是我国红树林面积最大的省份，红树林主要分布在沿海14个地市，约占我国红树林面积的40%，是我国红树林分布的核心区域，但目前对于广东区域尺度上红树林碳储量的评估仍比较缺乏，相关研究主要依据主要红树群落特征估算碳储量，缺乏对不同地市红树林碳储量差异性的考虑[14]。本研究拟基于现场调查及资料数据收集等方式评估广东红树林生态系统碳储量，为广东乃至我国实现“双碳”目标提供数据基线，并为红树林的保护、管理和政策制定提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 研究区域概况广东地处中国大陆最南部，东邻福建，北接江西、湖南，西接广西，南邻南海。广东属东亚季风区，是全国光、热和水资源较丰富的地区，年平均气温21.8 ℃。年平均降水量为1 789.3 mm，年太阳总辐射量在4 200—5 400 MJ/m2之间。此外广东是各种气象灾害多发省份，主要灾害有暴雨洪涝、热带气旋、强对流天气、雷击、高温、干旱及低温阴雨、寒露风、寒潮和冰(霜)冻等低温灾害，灾害重、灾期长且发生频率高。
广东土地总面积17.98万km2，海域面积41.93万km2，拥有海岛1 963个，海湾510余个，优质滨海沙滩170余处，红树林面积位居全国第一，主要分布在湛江、阳江、江门、惠州等沿海14个地市，其中湛江红树林面积最大，其次为江门及珠江口区域，粤东地区红树林面积较少。
1.2 数据来源本研究的数据主要来自以下3部分：(1)红树林面积依据第三次全国国土调查结果，数据来源于《广东年鉴2022》。同时，本次调查的红树林区域均在第三次全国国土调查范围内。(2)2024、2025年现场实地调查获取的数据，包括沿海各地市不同植被的群落参数(植被种类、株高、胸径、密度)及土壤碳密度。植被调查区域包括湛江、阳江、中山、珠海、深圳、潮州、汕头，土壤碳密度调查区域包括珠海、深圳、湛江、惠州4市。(3)文献资料中收集的植被、土壤碳密度数据。调查点布设见图 1[底图审图号: GS(2025)1508]。
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| The digits denote the number of sample plots.▲: field vegetation survey plot; ▇: field soil survey plot; △: vegetation carbon density data obtained from the literature; □: soil carbon density data obtained from the literature. 图 1 广东红树林分布及调查地块 Fig. 1 Distribution and survey plots of mangroves in Guangdong |
1.3 植被碳密度、土壤碳密度评估
通过特定树种的异速生长方程(表 1)计算植被生物量，结合碳转换系数(地上生物量的碳转换系数设为0.45，地下部分生物量的碳转换系数设为0.39[20])获取植被碳密度。通过采集1 m深的柱状沉积物，使用元素分析仪测定土壤有机碳，计算土壤容重、碳密度。
| 物种 Species |
异速生长方程 Allometric growth equation |
胸径/cm Diameter at breast height/cm |
株高/m Tree height/m |
研究地区 Study area |
参考文献 Reference |
| Aegiceras corniculatum | AGB=31.333×(D02×H)0.465 | 3.7—36.9 | < 4.7 | Shenzhen, China | [15] |
| BGB=9.2683×(D02×H)0.303 | |||||
| Avicennia marina | AGB=0.308×D2.11 | 1—12 | Darwin，Australia | [16] | |
| BGB=1.28×D1.17 | |||||
| TB=1.507×D1.595 | |||||
| Sonneratia apetala | AGB=0.213×D2.187 | 3—40 cm | Shenzhen, China | [17] | |
| BGB=0.667×D1.982 | |||||
| TB=0.228×D2.218 | |||||
| Kandelia candel | AGB=651.628×(D2×H)1.053 | Shenzhen, China | [15] | ||
| BGB=271.019×(D2×H) | 4.9—12.6 | 3.4—5.5 | |||
| Rhizophora stylosa | AGB=0.105×D2.68 | 4—15 | Bohol, Philippines | [18] | |
| BGB=0.134×D2.40 | |||||
| General equation | AGB=0.251×ρ×Dc2.46 | 5.0—48.9 | South Asia | [19] | |
| BGB=0.199×ρ0.899×Dc2.22 | |||||
| Note: D0 (cm), diameter of the trunk at the ground root collar; D (cm), diameter at breast height at 1.3 m; Dc (cm), diameter of the trunk at 0.3 m above the ground for tree species of Rhizophoraceae. | |||||
1.4 广东各地市红树林碳储量评估
红树林生态系统碳储量等于植被碳储量(地上植被碳储量+地下植被碳储量)、土壤碳储量及凋落物碳碳储量之和。考虑凋落物碳储量占比较低，本研究中的总碳储量以植被碳储量和土壤碳储量之和进行计算。其中植被碳储量和土壤碳储量分别等于其碳密度与红树林面积的乘积。
| $ C_{\mathrm{P}}=C_{\mathrm{B}}+C_{\mathrm{SO}}, $ |
式中，CP代表生态系统碳密度；CB代表植被碳密度；CSO代表土壤碳密度。每个地市的红树林碳储量等于碳密度与红树林面积的乘积。
| $ C_{\mathrm{t}}=\sum\nolimits_{i=1}^n C_i \times A_i, $ |
式中，Ct代表广东红树林生态系统总碳储量；i代表各地市；Ci代表各地市红树林生态系统碳密度；Ai代表各地市红树林面积。
2 结果与分析 2.1 红树群落特征根据第三次全国国土调查结果，我国现有红树林面积为27 100 hm2，主要分布在广东、广西、海南、福建及浙江5个省份。广东红树林总面积位居全国首位(约10 787 hm2)，红树林空间分布不均，在沿海14个地市均有分布。其中湛江红树林面积最大(6 406.96 hm2)，占广东红树林总面积的59.40%；江门红树林面积1 084.76 hm2，占广东红树林总面积的10.06%；阳江红树林面积968.79 hm2，占广东红树林总面积的8.98%；其他地市红树林面积占广东红树林总面积的比例均小于6%(表 2)。
| 地市 City |
红树林面积/hm2 Area of mangroves/hm2 |
占比/% Percentage/% |
| Zhanjiang | 6 406.96 | 59.40 |
| Maoming | 333.62 | 3.09 |
| Yangjiang | 968.79 | 8.98 |
| Jiangmen | 1 084.76 | 10.06 |
| Zhuhai | 531.56 | 4.93 |
| Zhongshan | 166.69 | 1.55 |
| Guangzhou | 303.19 | 2.81 |
| Dongguan | 25.13 | 0.23 |
| Shenzhen | 225.55 | 2.09 |
| Huizhou | 387.95 | 3.60 |
| Shanwei | 52.76 | 0.49 |
| Jieyang | 0.61 | 0.01 |
| Shantou | 286.50 | 2.66 |
| Chaozhou | 13.76 | 0.13 |
中国目前有真红树植物26种，半红树植物12种[21]。广东主要分布有真红树植物11种，包括真红树植物秋茄(Kandelia obovata)、红海榄(Rhizophora stylosa)、木榄(Bruguiear gymnorrhiza)、老鼠簕(Acanthus ilicifolius)、白骨壤(Avicennia marina)、海漆(Excoecaria agallocha)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、无瓣海桑(Sonneratia apetala)、拉关木(Laguncularia racemosa)、银叶树(Heritiera littoralis)、卤蕨(Acrostichum aureum)；半红树植物3种, 包括海芒果(Cerbera manghas)、黄瑾(Talipariti tiliaceum)和水黄皮(Pongamia pinnata)。湛江主要以秋茄、木榄、白骨壤、桐花树及红海榄等本土种为主，还伴有无瓣海桑分布[8]。珠海、中山、惠州等地市无瓣海桑分布较多，伴有秋茄、木榄、白骨壤等本土种分布[9-10]。汕尾红海湾主要以秋茄、白骨壤及拉关木为主，汕头及潮州主要以无瓣海桑为主[14]。
2.2 红树植被碳储量根据现场调查结果，广东主要红树种类以秋茄、木榄、白骨壤、桐花树及无瓣海桑及其混交群落为主，红树平均胸径为(11.66±1.86) cm，平均株高为(6.49±0.77) m，平均种群密度为(5 873±1 450) ind./hm2。湛江、茂名、阳江、江门、珠海、中山、广州、深圳、惠州、汕尾、汕头、潮州的植被碳密度分别为(93.83±23.59)、(25.70±4.45)、(29.42±0.52)、(29.28±8.06)、(155.12±25.25)、(190.70±80.56)、(107.10±26.26)、(205.63±32.08)、(44.28±4.70)、(220.17±18.98)、(154.14±24.34)、(90.66±18.12) t C/hm2(表 3)。不同调查区域的红树林植被碳密度差别较大，整体上以深圳、珠海红树林碳密度较高。在同一调查区域内，不同红树群落的植被碳密度也存在明显区别，其中珠海、中山及深圳等地市的秋茄+木榄群落、秋茄+白骨壤混生群落以及无瓣海桑群落的植被碳密度相对较高。
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调查区域红树林植被碳密度平均值为(109.17±20.81) t C/hm2，植被碳储量为(940.10±224.45) kt C。其中湛江植被碳储量最高，为(601.16±151.13) kt C，占比为63.95%；阳江、江门、珠海、中山、广州、深圳、汕头，植被碳储量分别为(28.50±0.50)、(31.76±8.74)、(82.45±13.42)、(31.79±13.43)、(32.47±4.03)、(46.38±7.24)、(44.16±6.97) kt C。潮州、东莞、揭阳红树林植被碳储量较低，占比不足1%。
2.3 红树林土壤碳储量土壤碳储量数据通过现场调查及资料收集获取，广东红树林土壤碳密度平均值为(182.35±4.88) t C/hm2，土壤碳储量为(1 905.89±52.63) kt C(表 3、图 2)。湛江土壤碳储量为(1 047.52±16.79) kt C，占比为54.96%，其次为阳江、江门、珠海及汕头，土壤碳储量分别为(176.66±2.68)、(214.29±3.38)、(89.26±1.56)、(92.02±0.38) kt C，占比分别为9.27%、11.24%、4.68%、4.83%。汕尾、潮州、东莞、揭阳土壤碳储量较低，占比不足1%。
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| 图 2 广东不同地市红树林生态系统碳储量 Fig. 2 Carbon stock of mangrove ecosystems in different cities of Guangdong |
此外，不同红树群落土壤碳密度具有明显差异。通过分析调查区域土壤碳密度，土壤碳储量整体呈现出红海榄+木榄(322.97 t C/hm2)>无瓣海桑(143.49—321.28 t C/hm2)>白骨壤(239.37 t C/hm2)>木榄(226.02 t C/hm2)>秋茄(202.8 t C/hm2)>桐花树(130.68 t C/hm2)的特征。
2.4 红树林生态系统总碳储量广东红树林碳密度平均值为291.53 t C/hm2，红树林生态系统总碳储量为2 845.99 kt C。湛江红树林生态系统碳储量为1 648.68 t C/hm2，占比为57.93%。其次为阳江、江门及珠海，红树林生态系统碳储量分别为205.16 kt C、246.06 kt C、171.72 kt C，占比分别为7.21%、8.65%及6.03%。潮州、东莞、揭阳碳储量占比不足1%。
3 讨论 3.1 植被差异性对红树林生物碳储量评估影响红树林植被生物量受纬度、林龄、树高、胸径及种群密度等群落参数影响。全球红树林集中分布在南北纬30°之间，植被生物量从赤道附近的206.69 t/hm2降低至90.82 t/hm2，整体呈现出随纬度升高逐渐降低的趋势[22-23]。研究表明，全球红树林植被碳密度平均值为105.15 t C/hm2[9]，中国红树林植被碳密度平均值约为84.61 t C/hm2[12]。在本次调查中，广东红树林植被碳密度平均值为109.17 t C/hm2，与全球红树林植物碳密度接近，略高于我国红树林平均植被碳密度。苏思琪等[14]通过白骨壤、秋茄、桐花树、无瓣海桑4种红树植物的生物量估算广东红树植被总碳储量为1 094.465 kt C，平均植被碳密度为81.89 t C/hm2，植被碳密度略低于本研究，主要原因可能是不同调查区域红树群落参数差异及使用的异速生长方程不同。研究发现异速生长方程差异会显著影响植被碳储量的估算，尤其对于胸径较大的树木，不同方程所得生物量结果差异更为突出[24]。例如，Rani等[25]以印度科钦的13种红树林为研究对象，采用3种异速生长方程分别估算植被碳储量，发现不同方程的计算结果相差25%以上。此外，样地选择的空间代表性、林分发育阶段及潮滩位置也是导致碳储量评估差异的重要因素[26-27]。研究表明，高潮滩位的红树林碳储量显著高于低潮滩位，在湛江雷州附近高潮滩混合林的碳储量为78.98—163.14 t C/hm2，而低潮滩红树林碳储量仅为67.56—102.23 t C/hm2[26]。林分发育阶段同样显著影响碳储量的估算精度，原生天然林的碳储量通常显著高于新营造或林龄较小的红树林[27]。
此外、除纬度外，树高、胸径等群落参数显著影响植被生物量。本研究中植被生物量的估算采用树高、胸径参数的异速生长方程评估。相关研究表明，红树植被生物量与树高、胸径呈显著正相关[28]，树干直径越大，植被生物量及碳储量越高。在本次调查中，无瓣海桑群落普遍具有较高的植被生物量，主要是因为其具有更高的胸径及株高(表 3)。种群密度也是影响红树植被生物量的关键因素，异速生长方程主要估计单株植物的生物量，因此较高的种群密度会有更高的碳储量。此外，物种多样性也可能影响植被生物量，研究发现，红树林的生物量与红树林植物的多样性及物种丰富度呈正相关，更高的多样性导致群落形成更复杂的生态位(互补效应)，因此提供了更多的可用资源(如水、光、氮)，从而加快红树林生物量的积累[29-32]。在本研究中，湛江高桥红树林保护区内的秋茄+木榄群落、桐花树+木榄群落相比单一的木榄及桐花树群落具更高的植被碳密度。
3.2 群落类型及生境特征对红树林土壤碳储量评估影响广东红树林土壤碳密度平均值为182.35 t C/hm2，与苏思琪等(土壤碳密度：160 t C/hm2)[14]、覃国铭等(土壤碳密度：230 t C/hm2)[33]研究估算的广东红树林土壤碳储量平均值接近，但低于海南红树林土壤碳密度(700 t C/hm2)[34]，略高于广西(140 t C/hm2)[35]、福建(112.79 t C/hm2)及浙江乐清(115.06 t C/hm2)[11]等区域。原因可能是广东红树林多分布于半封闭海湾或河口湾顶，河流冲刷弱，沉积物有机碳能够稳定保存；同时，广东红树群落主要以白骨壤、秋茄、桐花树及无瓣海桑等泌盐、耐淹型树种为主，凋落物产量高、地下根系发达，直接增加了土壤有机碳输入[14]，而同一纬度带的广西、福建部分岸段以低矮灌木或幼龄人工林为主，生物量与凋落物贡献相对较小。此外，珠江水系其巨大的淡水径流量和泥沙输送量为珠江口及邻近红树林湿地带来了丰富的陆源有机质和营养盐输入，使其土壤有机碳来源更加丰富[36]。与全球红树林碳储量相比，广东红树林碳储量较低。Donato等[5]揭示热带地区红树林生态系统碳密度可达1 074 t C/hm2，土壤碳密度为915 t C/hm2[10]，是本研究中土壤碳密度的近5倍，主要原因是赤道地区红树林常年高温多雨，光合固碳效率远高于亚热带区域红树林，为土壤提供了持续而巨大的内源有机碳输入。
此外，红树林土壤碳储量还受到树种类型、林龄等因素影响。相关研究表明不同群落组成的红树林碳储量差异较大，红海榄群落土壤碳储量远高于秋茄及白骨壤群落[32]。在本研究中，湛江特呈岛天然红海榄+木榄群落碳储量远高于天然白骨壤群落；此外，林龄也显著影响红树林土壤碳积累，林龄越高，土壤碳储量越高[27]。在本研究中，惠州考洲洋新营造的红海榄群落植被生物量已经与天然红树林接近，但土壤碳储量仍不足天然林的1/3，表明林龄显著影响土壤有机碳积累。
3.3 群落类型及纬度差异对红树林生态系统碳储量评估影响广东红树林生态系统总碳储量为2 845.99 kt C，湛江红树林碳储量最高，其次为阳江、江门及珠海等地市，主要原因是湛江红树林的面积最大。其中广东植被碳储量为940.10 kt C，土壤碳储量为1 905.89 kt C，低于苏思琪等[14]研究中广东红树林碳储量(3 222.035 kt C)，主要原因是本研究所使用的的红树林面积以第三次全国国土调查数据为主，低于苏思琪等使用的红树林面积(13 365 hm2)，同时，调查中红树群落参数差异也是影响植被生物量/碳密度差异的关键原因。
与我国其他区域红树林碳密度相比，本研究评估的红树林碳密度(291.53 t C/hm2)低于海南岛红树林的平均碳密度(328 t C/hm2)，高于广西(71.25 t C/hm2)、浙江(145.98 t C/hm2)及福建(120 t C/hm2)[11]，可能是受植被群落类型及纬度差异影响。与全球红树林相比，本研究评估的红树林碳密度低于世界红树林碳密度平均值(386 t C/hm2)，但高于全球盐沼(255 t C/hm2)和海草床碳密度平均值(108 t C/hm2)[37]。此外，广东红树林碳密度显著高于广东陆地森林碳密度(15.3—30.9 t C/hm2)[38]。
4 结论本研究结合现场调查、文献资料数据定量评估了广东红树林生态系统碳储量。调查结果表明广东红树林生态系统碳储量为2 845.99 kt C，其中植被碳储量占比33.03%，土壤碳储量占比66.97%。红树林生态系统碳储量主要集中在雷州半岛、江门、珠海等地市，揭阳、汕尾、东莞等地市碳储量较低；广东红树林碳密度平均值为(291.53±24.92) t C/hm2，低于低纬度的海南及全球红树林碳密度平均值，但高于广西、浙江及福建；此外，调查结果表明不同红树群落碳密度具有明显差异，土壤碳储量整体呈现出红海榄+木榄>无瓣海桑>白骨壤>木榄>秋茄>桐花树特征。本研究结果能够为广东碳汇核算提供关键的本底数据与计量参数，支撑建立更精准的省级红树林碳汇清单，从而服务于温室气体清单编制与碳中和目标分解。在管理政策层面，可为红树林保护修复工程的优先区划定、生态补偿标准制定以及基于自然的解决方案成效评估提供科学依据，实现生态保护与气候减缓政策的协同增效。
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