东南亚泥炭地的快速破坏加剧了气候变化

在这张照片中，艾莉森·霍伊特（Alison Hoyt）在婆罗洲的泥炭沼泽森林进行一次研究旅行时站在原木上。热带泥炭地是永久淹没的林地，落叶和树枝的碎片在潮湿的环境中得以保留，并持续积累了几个世纪，而不是像在旱地森林中那样继续腐烂。

研究表明，该地区泥炭地的排水，森林砍伐会导致火灾，温室气体排放和地面沉降。

在不到三十年的时间里，东南亚大部分泥炭地已全部或部分被砍伐，排水和干dried。这释放了从死亡植物中积累了数千年的碳，并导致了肆虐的野火，将空气污染和温室气体排放到大气中。

麻省理工学院以及新加坡和俄勒冈州的研究人员进行了一项新的卫星研究，揭示了泥炭地如此迅速的破坏及其造成的沉陷的惊人现象。这项研究最近发表在《自然地球科学》杂志上，作者是马克斯·普朗克生物地球化学研究所的博士后Alison Hoyt博士’17。麻省理工学院土木与环境工程教授查尔斯·哈维（Charles Harvey）；和另外两个。

热带泥炭地是永久淹没的林地，落叶和树枝的碎片在潮湿的环境中得以保留，并持续积累了几个世纪，而不是像在旱地森林中那样不断地腐烂。沥干后，无论是为了种植林木，还是为了修筑木材的道路或运河，泥炭都非常易燃。即使不燃烧，它也会迅速分解，释放出积碳。储存的碳的这种损失会导致在脆弱的沿海地区下陷，也就是地面下沉。

“泥炭地确实是独一无二的，碳含量丰富的环境和湿地生态系统，”艾莉森·霍伊特（Alison Hoyt）说。在这张照片中，Hoyt正在一个热带泥炭沼泽森林中进行测量。

到目前为止，要测量排水和干燥过程的进展，就需要艰苦跋涉穿越茂密的森林和湿地，并需要知道如何穿越偏僻无人沼泽地的当地人的帮助。在那里，将两极挖入地下，为泥炭干燥时随时间推移测量地面的沉降提供参考。该过程是艰巨且耗时的，因此其覆盖范围受到限制。

现在，Hoyt解释说，该团队能够使用在过去三年中收集的精确卫星高程数据来获得对270万公顷（主要在马来西亚和印度尼西亚）面积上的沉降程度的详细测量结果-超过该比例的10％东南亚地区泥炭地覆盖的总面积。他们研究的泥炭地面积超过90％正在沉降，平均每年接近一英寸（每15年超过1英尺）。这种沉降对这些生态系统构成了威胁，因为大多数沿海泥炭地都处于或刚好位于海平面之上。

霍伊特说：“泥炭地确实是独一无二的，碳含量丰富的环境和湿地生态系统。”她说，尽管以前大多数量化其破坏的尝试都集中在土地使用的几个位置或类型上，但她说这项工作代表着“我们第一次可以对许多不同类型的土地利用进行测量，而不仅仅是种植园和数百万公顷的土地。”这使得可以显示出这些土地的排水和塌陷情况有多广泛。

哈维说：“三十年前，甚至二十年前，这片土地上覆盖着原始雨林，树木茂盛。”即使他开始对该地区进行研究，情况仍然如此。“在13年的时间里，我已经看到几乎所有这些雨林都被清除了。在这么短的时间内几乎没有了。”

到目前为止，要测量排水和干燥过程的进展，就需要艰苦跋涉穿越茂密的森林和湿地，并需要知道如何穿越偏僻无人沼泽地的当地人的帮助。在这里，研究人员研究了泥炭深层的核心样品。

由于泥炭几乎完全由有机碳组成，因此测量土地减少的幅度可以直接测量释放到大气中的碳量。与较干燥的生态系统中其他类型的沉降（可能由土壤压实所致）不同，在这种情况下，泥炭的缺失深度反映了实际上已分解并散失到空气中的物质。“不只是压实。实际上是质量损失。因此，测量沉降率基本上等于测量二氧化碳的排放量。”哈维说，他也是麻省理工学院在新加坡的研究企业新加坡-麻省理工研究与技术联盟（SMART）的首席研究员。

一些分析家此前曾认为，排挤泥炭地森林以替代棕榈油种植是造成泥炭地流失的主要原因，但这项新研究表明，在一组固定的土地利用下，泥炭地的沉降现象十分普遍。这种沉降的产生是由于热带泥炭地的排水（主要是为了扩大农业）以及其他原因造成的，例如，为从森林中漂浮的木材建造运河，以及在道路旁挖排水沟，这可以使周围的大面积土地排水。 。事实证明，所有这些因素都极大地造成了该地区泥炭地的极度丧失。

这项新研究可能有助于解决的一个长期争论是，土地排干后泥炭地陷落持续了多长时间。种植园主曾说过这是暂时的，土地很快就稳定下来，而一些环境保护的拥护者说这一过程还在继续，随着海平面上升，大片地区很容易遭受洪水的侵袭，因为这些土地中的大多数都只是略高于海平面。新数据表明，沉降速度会随着时间的推移而持续，尽管速度确实会减慢。

这项研究使用的卫星测量值是在2007年至2011年之间使用一种称为干涉合成孔径雷达（InSAR）的方法收集的，该方法可以以厘米甚至毫米的精度检测地表高度的变化。尽管产生这些数据集的卫星已不再运行，但日本的新卫星现在正在收集类似的数据，研究小组希望使用一些新的数据进行后续研究。

在不到三十年的时间里，东南亚的大部分泥炭地，例如右图所示的泥炭地，已全部或部分被砍伐，排水和干dried，例如在排水渠的左侧照片中。麻省理工学院的研究人员和其他人进行的一项研究揭示了这些泥炭地的破坏和塌陷的惊人发生率。

霍伊特说：“这绝对是卫星数据如何帮助我们了解整个地区正在发生的环境变化的概念证明。”这可能有助于监测区域温室气体排放，但也有助于实施和监测地方土地使用法规。她说：“这确实对管理产生了令人兴奋的影响，因为它可以使我们验证管理实践并跟踪沉降的热点。”

哈维说，尽管该地区对遏制泥炭地排水以抑制温室气体排放的兴趣不大，但这些干燥的泥炭地发生严重失控火灾的严重风险提供了强烈的动力来试图保护和恢复这些生态系统。“这些卷入整个地区的烟雾是那里的每个人都认识到的问题。”

新加坡南洋…理工大学森林生态学教授史密森尼教授戴维·沃德尔（David Wardle）说：“这种新方法可以很容易地在很大的空间范围内监测泥炭沉降，而使用其他方法则无法对设置的环境进行监视。”与这项研究有关。“在我看来，这是一项重要的突破，使我们对泥炭森林砍伐及其转化和退化过程中出现的严重环境问题的理解加深了，令人震惊的是，这些问题比我们想象的要严重。”

参考：Alison M. Hoyt，Estelle Chaussard，Sandra S. Seppalainen和Charles F. Harvey的“东南亚泥炭地的广泛沉降和碳排放”，自然地球科学，2020年6月4日。
10.1038 / s41561-020-0575-4

该研究小组还包括俄勒冈大学的Estelle Chaussard和Sandra Seppalainen ’16。这项工作得到了新加坡国家研究基金会在其卓越研究与技术企业校园（CREATE）计划，新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟（SMART），国家科学基金会以及麻省理工学院的环境解决方案倡议的支持下。