毛里求斯海草沉积物中的有机碳和无机碳储量

《Science of The Total Environment》：Organic and inorganic carbon stocks in seagrass sediments of Mauritius

海草碳储量研究首次基于毛里求斯五个海草床样点，测定干重密度（0.95-1.14 g/cm3）、有机碳密度（0.05-0.10 g/cm3）及无机碳密度（0.03-0.07 g/cm3），发现δ13C值显著高于全球平均水平（0.32-1.43‰），为该国蓝碳纳入国家温室气体清单提供基准数据。

　　

Sundy Ramah|Mathew A. Vanderklift|Mark S. Wilson

阿尔比恩渔业研究中心，农业工业、食品安全、蓝色经济和渔业部（蓝色经济和渔业司），Petite Riviere，阿尔比恩，91001，毛里求斯共和国

摘要

海草草甸是重要的天然碳汇，因为它们能够通过光合作用捕获无机碳（C_inorg），并减缓水流速度，从而促进有机颗粒的沉积和有机碳（C_org）在沉积物中的储存。全球范围内的综合研究主要基于来自大陆和大岛屿的测量数据，而印度洋地区的估计数据较少。我们的目标是估算毛里求斯岛上海草草甸中的有机碳（C_org）储量。海草草甸主要由和两种物种组成，偶尔也有的小片分布。干体积密度（DBD）、有机碳百分比（% C_org）、有机碳密度（C_org密度）和δ¹³C在不同地点和沉积物深度上存在显著差异。平均干体积密度在0.95到1.14克/立方厘米之间，有机碳密度在0.05到0.10克/立方厘米之间，有机碳百分比在约5.5%到9.4%之间。海草土壤中的δ¹³C值异常高，总体范围为0.32–1.43‰。五个草甸的有机碳储量估计值在13.9 ± 9.0到31.6 ± 8.1毫克/公顷之间；当标准化到30厘米深度时，这一数值在8.6 ± 0.7到16.8 ± 0.9毫克/公顷之间。无机碳（C_inorg）密度在0.03到0.07克/立方厘米之间，这反映了无机碳百分比在2.6%到6.6%之间的变化，也高于印度-太平洋地区的平均水平。本研究为毛里求斯的海草碳储量提供了首个实证基础，为通过国家温室气体清单更准确地贡献于气候缓解目标开辟了途径。为了进一步支持全面的全国性清单，迫切需要将这项研究扩展到毛里求斯领土内的其他岛屿和淹没地区。

引言

海草、红树林和盐沼被称为蓝色碳生态系统，具有巨大的潜力来捕获二氧化碳，并将其以有机碳（C_org）的形式储存在沉积物中，当受到干扰时则会释放这些储存的碳作为温室气体（Choudhary等人，2024年；Ward等人，2025年）。相对于其全球范围而言，这些“蓝色碳”生态系统在碳封存方面发挥着不成比例的重要作用，使其成为碳储存的热点（Duarte等人，2005年；Kennedy等人，2010年；McLeod等人，2011年；Fourqurean等人，2012年；Krause等人，2025年）。估算海草草甸中的有机碳（C_org）储量并考虑栖息地间的差异对于理解其碳封存潜力以及得出可靠的全球和地区性蓝色碳储量估计至关重要（Bedulli等人，2020年）。尽管海草生态系统仅占海洋表面的0.1%，但据估计，它们每年在全球范围内埋藏约24.2毫克/公顷的有机碳（C_org），占海洋总碳埋藏量的10–18%。此外，它们的土壤有机碳（C_org）储量与温带和热带森林、红树林以及潮汐沼泽相当（Krause等人，2025年）。这些估计为海草生态系统的有机碳（C_org）储量和动态提供了总体框架（Kennedy等人，2022年），但现有数据存在显著的地理偏差，特别是加勒比地区、中美洲和印度洋国家的数据代表性不足或完全缺失（Kennedy等人，2022年）。

尽管海草在全球碳预算中非常重要，但我们对蓝色碳汇的理解仍不如对陆地碳汇的了解深入（McLeod等人，2011年）。人们非常关注将蓝色碳生态系统的碳封存和温室气体排放纳入国家核算和缓解框架（Vanderklift等人，2022年）。地方政府、私营公司也在探索保护和恢复蓝色碳生态系统的潜力，以抵消温室气体排放（Bedulli等人，2020年；Lovelock等人，2022年）。获得区域或国家的有机碳（C_org）储量和封存率估计值对于这些努力至关重要，因为这些数值会因多种生物地球化学、环境和生态因素（如海草特性、水动力条件和景观背景）而大相径庭（Kennedy等人，2022年）。这种不确定性限制了我们在许多国家（包括毛里求斯共和国）将保护和恢复海草的措施有效纳入气候变化战略的能力。

全球范围内，海草草甸的损失和退化速度是所有蓝色碳生态系统中最快的之一。尽管有证据表明某些地区的海草面积自2000年以来保持稳定或有所增加（de los Santos等人，2019年），但自1880年以来，全球海草面积净损失了5602平方公里（19.1%），并且在许多地区仍在持续减少（Dunic等人，2021年）。海草减少的主要原因是沿海富营养化和机械干扰（Orth等人，2006年；Serrano等人，2016年；Lopez-Merino等人，2017年；Mishra等人，2025年），但最近也越来越受到气候相关极端事件（如海洋热浪和风暴）的影响（Short等人，2014年；Strydom等人，2020年）。

海草床在热带海岸广泛分布，支持高生产力以及鱼类生物量，进而维持人类社区的生计（Unsworth等人，2018年）。在西印度洋（WIO）地区，这些生态系统正受到不断增长的沿海人口和密集的海洋资源开采（如可食用软体动物和无脊椎动物）的威胁（Gullstr?m等人，2002年）。尽管如此，WIO地区的国家和小岛屿发展中国家已经做出了显著努力，以提高对蓝色碳生态系统的认识（Gullstr?m等人，2018年；Friess，2023年）。在毛里求斯，最近加强了对其专属经济区（EEZ）内蓝色碳生态系统的研究，研究重点包括海草生态、分布、抗氧化特性和旅游利用（Paupiah等人，2000年；Daby，2003年；Rama等人，2014年，Rama和Bhagooli，2021年；Bhagooli等人，2021年；Johan等人，2025年），以及红树林的生态学、光生理学和相关生物（Appadoo，2003年；Seeruttun等人，2021年；Kaullysing等人，2023年），还有红树林的蓝色碳评估（Ramdhun和Appadoo，2020年；Raghbor等人，2022年；Doodee等人，2025年）。本研究旨在量化毛里求斯五个海草地点的有机和无机沉积碳储量。本研究的目标是量化并比较毛里求斯代表性海草草甸沉积物中的有机碳（C_org和无机碳（C_inorg）含量，评估特定地点的差异，并生成准确的蓝色碳预算，为国家级温室气体清单提供科学依据，并为基于证据的保护和恢复政策提供信息。

研究区域和海草分布

该研究于2023年在毛里求斯岛周围的五个地点进行（20.3484° S，57.5522° E）：Mont Choisy（北部）、Albion（西部）、Le Morne（西南部）、Banc D'Olives（东南部）和Poste Lafayette（东部）。这些地点的选择基于这些区域最大的海草草甸（图1），使用了沿海生态系统环境敏感区（ESA）地图（GOM，2009年）。

通过浮潜或拖网采样确定了每个草甸的海草覆盖率和物种组成

碳密度和储量

以下变量在不同地点和沉积物深度上存在显著差异：干体积密度（DBD：克/立方厘米）、有机碳百分比（% C_org）、无机碳百分比（% C_inorg）、有机碳密度（克/立方厘米，C_org）、无机碳密度（克/立方厘米，C_inorg）以及δ¹³C。不同样本之间的变量也存在显著差异（表2）。通常，土壤深度的趋势并不单调，但在Poste Lafayette站点，DBD、%C_org和δ¹³C确实随着土壤深度的增加而增加。

平均干体积密度在0.95到1.14克/立方厘米之间

讨论

结果显示，热带海草能够在光合作用过程中有效捕获二氧化碳和其他形式的无机碳（C_inorg），并将其以有机碳（C_org的形式长期储存在沉积物中（Duarte等人，2005年；Fourqurean等人，2012年）。尽管海草仅占全球海底面积的不到0.2%，但它们估计占海洋总碳埋藏量的10–18%，全球沉积物中的有机碳（C_org）储量估计在12.4–44.9毫克/公顷之间

结论

本研究为毛里求斯的海草碳储量提供了首个实证基础，为将来将海草衍生的蓝色碳纳入国家温室气体核算框架提供了依据。鉴于我们考察的沉积物碳储量状况良好，应优先考虑对其的保护。这些结果可以帮助毛里求斯摆脱对IPCC一级默认值的依赖，采用本国估算值。这为……

CRediT作者贡献声明

Sundy Ramah：撰写——初稿撰写、可视化、项目监督、方法论制定、调查、资金获取、数据管理、概念构思。Mathew A. Vanderklift：撰写——审稿与编辑、验证、方法论制定、正式分析、概念构思。Mark S. Wilson：撰写——审稿与编辑、可视化、资源协调。

资金

这项工作是作为联合国环境规划署实施西部印度洋战略行动计划（WIO-SAP）的一部分进行的，该计划旨在保护西部印度洋免受陆地来源和活动的影响，资助项目为“毛里求斯岛周围的蓝色碳生态系统（海草）评估：对海洋空间规划的相关性”（SSFA/2021/4367）。该研究也是当时毛里求斯共和国蓝色经济、海洋资源、渔业和航运部的国家项目的一部分

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

作者感谢阿尔比恩渔业研究中心的Subashini Cootapen、Dhanisha Gopaul、Vandana Heetun、Ronnie Francois、Deepali Mooloo、Satiss Conhye、Yashvin Heeramun、Ann-Tracy Paul、Soodesh Caussy、Jaydev Chicooree和Rohit Ruchpaul；以及毛里求斯大学和渔业保护服务的Deepeeka Kaullysing博士在调查、采样和样本预处理方面做出的巨大贡献。SR还要特别感谢...