全球最大海草草甸，恢复后可封存10亿吨碳？

摘要：在全球气候变化日益严峻的背景下，依赖自然生态系统吸收和储存二氧化碳，已成为实现《巴黎协定》气候目标的重要策略之一。海草草甸作为典型的“蓝碳生态系统”（Blue Carbon Ecosystems, BCEs），在有机碳沉积和长期储存方面展现出巨大的潜力。但人类

本文来源：“海洋与湿地”（OceanWetlands）

在全球气候变化日益严峻的背景下，依赖自然生态系统吸收和储存二氧化碳，已成为实现《巴黎协定》气候目标的重要策略之一。海草草甸作为典型的“蓝碳生态系统”（Blue Carbon Ecosystems, BCEs），在有机碳沉积和长期储存方面展现出巨大的潜力。但人类活动造成的持续破坏，正威胁着这一关键生态资源的稳定性与功能性。

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，2025年5月16日，《Scientific Reports》发表了一项最新研究，题为《世界最大海草草甸下的碳动态：流失与恢复情境分析》（Carbon dynamics under loss and restoration scenarios in the world’s largest seagrass meadow）。该研究以位于巴哈马的世界最大海草草甸为对象，评估其未来100年内在两种不同情境下的沉积有机碳（SOC）累积情况：一是“维持现状”（Business As Usual，BAU）情境，即每年1%的草甸面积持续流失；二是“生态恢复”情境，即按照《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》目标，在本世纪内将海草覆盖范围恢复至30年前的水平。

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海草可以说是海洋生态系统的“基石”。©摄影：王敏幹（John MK Wong）

这个研究运用了InVEST沿海蓝碳模型，并结合海草分布图与沉积岩芯数据，系统模拟了上述两种情境下的SOC变化趋势。结果显示，在较为保守的初始海草覆盖面积估算下，到2120年，若不采取干预措施，SOC累积将达到90.6百万吨CO₂当量，其中自生源碳（autochthonous carbon）为24.0百万吨；而在全面恢复情境下，SOC累积将跃升至703.7百万吨CO₂当量，其中自生源碳为186.5百万吨，新增累积量高达611.0百万吨。这一增量相当于巴哈马年度温室气体排放总量，凸显了恢复海草草甸在国家自主贡献（NDC）及碳交易机制中的关键作用。

更进一步，若使用更高估值的初始海草面积，到2120年，BAU情境下SOC净累积为155.4百万吨CO₂当量，而恢复情境则高达1058.2百万吨，额外累积量超过900百万吨。

▲上图：巴拿马在地球上的大概位置（红点处）。图源：GoogleEarth

在海草系统中，沉积有机碳来源复杂，可分为自生碳和外源碳。前者源于海草本身的初级生产，后者则来自其他海洋或陆地生态系统并被转移沉积。虽然当前的碳核算体系主要认可自生碳，但研究表明，外源碳在某些海草草甸中占比甚至高达95%。由于这些有机物在海草根系密布、水分充足的厌氧环境中得以保存，否则极可能氧化并重新释放至大气中。因此，若外源碳未被纳入评估，可能低估了海草生态系统的实际碳汇价值。

从全球背景与政策关联的角度来看，研究人员指出，自20世纪以来，全球海草覆盖面积已减少19%~29%，尤其在1990~2000年代初期，每年流失率高达7%。在此背景下，巴哈马海草草甸的重要性更加突出，其覆盖面积可能达到92,500平方公里。该国自2022年起通过立法支持碳市场建设，并将海草列为NDC目标的一部分。当前，快速发展的旅游业、近岸开发、船只活动及营养盐污染，成为海草退化的主要驱动因素。仅依靠保护措施已难以阻止退化趋势，实现生态恢复迫在眉睫。

▲上图：巴哈马浅滩海草分布图。本图展示了巴哈马浅滩的海草分布情况，其中：(a) 为海草分布的高估算；(b) 为海草分布的保守估算（数据来源于 Gallagher 等人，2022）。图中的深绿色阴影代表海草区域。右下角的比例尺表示图上距离。(c) 为巴哈马专属经济区（EEZ）的区域图（粗黑线所示）及模拟区域（细棕线所示）。所有地图均使用 QGIS 3.36.0 软件（www.qgis.org）创建。

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研究结果、讨论

海草草甸是全球重要的蓝碳生态系统之一，在缓解气候变化方面扮演着关键角色。以巴哈马群岛为代表的浅海海草床，拥有巨大的沉积有机碳（SOC）封存潜力。但是，这一潜力是否能实现，取决于未来数十年海草的保护与恢复进展。

这个研究显示，在“维持现状”与“积极恢复”两种情景下，到2070年、和2120年，海草草甸的净SOC积累总体上呈现正值，意味着系统整体仍能吸收并储存碳。但是，在维持现状情景中，若海草年均损失率达到1.5%，模型预测部分情况下SOC将出现净损失。相反，若能降低损失速率至0.5%，或实施有效恢复，SOC的积累仍可维持正向增长。换句话说，尽管一些海草仍能在压力下继续固碳，但其能力难以弥补大规模流失带来的碳损失。

上图：在不同情景和初始海草覆盖估算下，海草面积随时间的变化。阴影区域代表每年1.0 ± 0.5%的变化率。在初始覆盖率高的恢复情景中，每年0.5%至1.5%的增长率超出了可用于恢复的最大面积；因此，恢复进程会持续到达到最大面积为止。

相比之下，海草恢复的效果令人瞩目。在恢复情景中，到2120年，净SOC积累将比维持现状情景高出6.8~7.6倍，达到703.7~1058.2百万吨二氧化碳当量。这一数值几乎与不受干扰海草100年SOC积累的89%相当。所以说，恢复越早，其碳封存功能越接近自然状态。此外，未来百年中，恢复所带来的额外SOC积累总量将在508.0~951.8百万吨二氧化碳当量之间，其中由本地有机质产生的SOC可达134.6~252.0百万吨。这些成果清晰表明，海草恢复不只是生态修复工程，可能还是国家级气候行动的重要组成部分，潜力巨大。

虽说上述估算是基于统一的碳积累率、恢复速率假设的，但这个研究也指出诸多不确定性。碳积累率受海草种类、沉积物条件、水动力、风暴干扰频率等多种因子影响，尤其是热带风暴的频率与强度预计将因气候变化而增加。此外，邻近生态系统如红树林可能通过稳定沉积物或提供碳源影响SOC积累，食草动物、捕食者、营养盐输入、甚至虎鲨的活动也在局部尺度上调控SOC的时空分布。模型中的一些参数，如海草的损失和恢复速率、SOC在扰动后的再矿化过程、以及碳向深海输送的比例，当前仍缺乏精细实测数据，尤其在巴哈马特有的生态背景下。

该研究团队指出，未来海草变化的空间格局也并非随机。人类活动与环境压力往往以非线性方式影响海草分布，可能在某一阈值后突然崩溃。同时，恢复活动受制于物理条件、资金、社会接受度等多重因素，因此现实中难以完全复制模型的均匀恢复假设。IPCC建议各国应在温室气体清单中结合本地数据制定国家级方法学（Tier 2 或 Tier 3）。本研究采用的是Tier 2方法，基于巴哈马地区的沉积样本估算碳封存潜力，但更高分辨率的数据仍然亟需补充。

从气候政策角度来看，巴哈马若能将海草恢复到30年前的水平，其每年新增SOC的本地来源量将达到2.4百万吨二氧化碳当量，与该国2016~2020年的平均年排放量（2.7百万吨）几乎相当。而若计入所有SOC来源的话，年新增碳量最高可达9.5百万吨，是国家年排放量的三倍多。这表明，在合法合规的条件下，海草恢复有潜力通过碳汇机制帮助巴哈马抵消大部分甚至全部温室气体排放。

但是，恢复成本仍然是发展中国家尤其是小岛屿国家面临的重要现实障碍。以目前最具成本效益的移植方法估算，恢复一半的潜在面积也将花费超过1100万美元。其他技术甚至可能每公顷超过10万美元。研究人员指出，鉴于这类国家对全球排放贡献极小，却承受极大气候风险，国际社会应考虑通过碳信用、生态系统服务补偿等机制为其提供资金支持。

需要强调的是，尽管蓝碳生态系统在碳封存方面潜力巨大，但它们并不能替代全球范围内的快速减排。当前平均碳积累率虽对小国有意义，但远不足以单独扭转全球变暖趋势。蓝碳解决方案最多能帮助实现约3%的全球减排目标。因此，应将海草保护与全球脱碳行动相结合，作为自然解决方案的一部分，共同推进全球气候治理。

可见，海草草甸不仅是碳汇，更是生态系统服务的多面手。它们提升水质、保护珊瑚礁、增强生物多样性，甚至可在局部缓解海洋酸化。这片水下森林，还承载着众多沿海社区的文化认同与精神价值。正因如此，保护与恢复海草草甸，不仅关乎碳的增减，更关乎人与自然关系的重建。

除了透过虎鲨视角，潜水员也要实际到现场调查，进行资料比对。[图片来源：自然通讯（CC-BY-4.0）

感兴趣的“海洋与湿地”读者可以参看全文：

Moritsch, M.M., Gallagher, A.J., Harris, S.D. et al. Carbon dynamics under loss and restoration scenarios in the world’s largest seagrass meadow. Sci Rep 15, 17071 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-01993-1