银川平原湿地变化的趋势和原因

湿地生态系统具有很强的碳汇能力，在全球碳循环中占有重要地位。本文以银川平原湿地生态系统为研究区域，以生态系统演替理论、生态系统管理理论、碳汇理论等为理论指导，选择银川平原湿地恢复与保护工程实施前期（2000年）、中期（2005年，2010年）和近期（2014年）4期TM影像，在分析总结前人研究的基础上，采用野外调查采样、实验室测定和“3S”技术及模型构建相结合的方法，对研究区四类湿地生物量、植被碳含量、土壤碳含量及碳密度、碳储量的动态变化进行分析，并对其分布进行等级划分，在此基础上进行碳汇能力评估。本研究成果为该区域碳汇功能动态监测、促进区域湿地碳循环、提升区域碳汇能力提供理论与方法创新，同时为我国旱区湿地碳汇功能研究提供科学依据和理论指导，本研究对进一步研究全球气候背景下的湿地碳动态测评具有参考意义。本研究主要结论如下：

通过分析多个遥感因子与实测生物量之间的相关性，构建了银川平原河流、湖泊、沼泽、人工湿地植被生物量、植被碳含量、土壤碳含量最优RS-MLRM（遥感多元线性回归估测模型）。通过对四类湿地RS-MLRM精度进行检验，结果显示，RS-MLRM具有较高的反演精度和预测能力，其模型显著性检验为极显著，比传统的RS-LAIM（基于叶面积指数的一元回归遥感估测模型）具有更高的精度和可靠性，可以估测研究区湿地生物量、植被碳含量和土壤有机碳含量。

2000～2014年，银川平原湿地生物量等级分布呈现先减少后上升的过程，经历了由不平衡—平衡发展过程，趋向平衡方向发展。不同类型湿地的多年平均生物量排序为：沼泽湿地>湖泊湿地>人工湿地>河流湿地，且年际波动存在较大差异。生物量分布存在较大的空间差异，呈现出中部和西南部地区较高、北部低的分布规律，中部的稳定性较高，7个重点湿地生物量变化与银川平原湿地变化基本一致。

2000～2014年，银川平原湿地储碳等级分布呈现由不均衡至均衡的发展。2014年，低储碳等级斑块面积减少，高储碳等级斑块面积增加。植被碳含量和土壤有机碳密度均呈现先减少后增加的趋势，呈现出碳汇集的现象。不同类型湿地的碳储量年际波动存在较大差异，空间分布整体上中部地区和西南部地区较高，东北部地区较低。7个重点湿地碳储量变化与银川平原湿地变化基本一致。多年平均植被碳含量的波动范围为891.54～1629.49 gC/m2，均值为1174.31 gC/m2，CV（变异系数）为29.42%；土壤碳密度的波动范围为2913.58～3342.29 g/m2，均值为2461.03 g/m2，CV为27.39%。银川平原湿地以土壤碳含量和碳密度最大，其土壤碳密度约是植被碳总含量的1.27倍，是银川平原湿地的主要碳储存载体，在银川平原湿地碳循环中具有重要的地位和作用。银川平原湿地碳储量分布与植被生物量密切相关，植被生物量高的区域，总碳储量也较高，与植被生物量空间分布呈现相似的特征。

本文提出绝对碳汇能力和相对碳汇能力两个概念。同时从绝对碳汇能力、相对碳汇能力、基于IPCC规则的库—差别法的碳汇量测评及固碳释氧量4个方面对2000～2014年银川平原湿地的碳汇能力进行了评估。结果表明，2000～2014年，银川平原湿地的碳汇能力经历了先下降后上升的过程。2000～2005年，碳汇能力呈下降趋势；2010～2014年，呈上升趋势。2014年，湿地的碳汇能力提升明显。2000～2014年，湿地土壤的碳汇量是植被碳汇量的2倍左右。不同类型湿地的绝对碳汇能力和相对碳汇能力变化一致，为沼泽湿地>湖泊湿地>人工湿地>河流湿地。7个重点湿地碳汇能力为：青铜峡库区>吴忠黄河湿地>沙湖>黄沙古渡>星海湖>阅海>鸣翠湖，其4个时期碳汇能力变化与银川平原湿地基本一致。2014年，研究区湿地碳汇能力已接近中国森林的平均碳汇能力，湿地碳汇能力增强显著，这表明湿地恢复与保护成效显著。

综上所述，基于RS-MLRM，2000～2014年银川平原湿地的碳汇能力经历了先下降后上升的过程，2014年湿地的碳汇能力提升明显，湿地恢复与保护工程效果显著。从四类湿地的碳汇量贡献来看，沼泽湿地的碳汇量贡献最大，其次为湖泊湿地，人工湿地和河流湿地的碳汇量贡献较小；从湿地碳汇量组成来看，植被碳汇增加，土壤碳汇量减少。因此，建议今后在湿地恢复与保护工程实施过程中，加大沼泽湿地和湖泊湿地的恢复与保护力度，尤其要加大植被恢复力度，相应减少人工湿地的面积，促进湿地生态系统向着健康方向发展,以提高湿地碳汇能力。