本研究题为《恢复滨海湿地生态系统碳氮恢复》（Ecosystem carbon and nitrogen recovery in restored coastal wetlands），由华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的陈华宇（Hua-Yu Chen）与葛振鸣（Zhen-Ming Ge）等人完成，合作单位包括河海大学、自然资源部第一海洋研究所以及挪威水研究所（Norwegian Institute for Water Research）。该论文于2025年11月13日被接收，并发表于 Communications Earth & Environment 期刊（文章编号：7:8，2026年），是Nature Portfolio旗下的一本地球与环境科学领域期刊。
滨海湿地（coastal wetlands），包括盐沼（salt marshes）和红树林（mangroves），被公认为“蓝碳”（blue carbon）生态系统，具有强大的碳（carbon, C）固存能力，并可同时储存氮（nitrogen, N）以缓解沿海富营养化（eutrophication）。然而，由于农业围垦、侵蚀、污染以及土地利用变化等干扰，全球滨海湿地面积持续萎缩，导致土壤碳氮储量大量损失，并释放出大量二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮等温室气体。据估算，全球滨海湿地退化已造成约10–30%的土壤碳氮损失，并产生相当于每年5–25吨CO₂当量/公顷的增温潜势。
滨海湿地恢复（restoration）被视作一项基于自然的解决方案（nature-based solution），可以通过重建水文连通、恢复植被和改善土壤条件来重新提升碳氮固存。恢复实践通常分为两大类：创建（creation），即在原本无湿地的区域（如废弃农田、养殖塘或裸滩）新建湿地；以及修复（remediation），即对现存但已退化的湿地进行结构改善和生境重建。具体恢复方式包括植被重建（revegetation, VR）、退农/退塘还湿（returning agricultural/aquacultural land to wetland, RA）、岸坡加固（shore-bank enhancement, SE）、潮汐连通恢复（tidal connection, TC）、地形改造（topographical modification, TM）、入侵植物清除（invasive plant eradication, IE）以及生境修复（habitat remediation, HR）等。
然而，目前关于不同恢复方式对湿地碳氮动态影响的差异仍缺乏系统认识。不同研究对恢复年限的估计差异巨大，从7–17年到近百年不等。因此，本研究旨在通过全球尺度的荟萃分析（meta-analysis），系统评估不同恢复实践下盐沼和红树林生态系统中土壤碳氮储量与植物生物量碳的恢复效率，并探讨影响恢复效率的关键环境因子，以期为陆海统筹的滨海湿地恢复工程提供科学依据。
本研究的数据来源于Web of Science数据库中1980至2023年发表的同行评审论文。检索策略采用关键词组合，涵盖滨海湿地类型、恢复措施和碳氮相关指标。共检索到3555篇文献，按照四条标准筛选：必须基于野外采样；恢复方式须符合表2中列举的类型；须为工程性恢复而非自然恢复；文献中至少包含土壤全碳含量（soil total carbon content, SC）、土壤有机碳含量（soil organic carbon content, SOC）、土壤全氮含量（soil total nitrogen content, SN）、相应密度指标或植物地上/地下生物量碳（AGBC/BGBC）中的一项。
最终筛选出110个盐沼样点和190个红树林样点（图1）。在盐沼中，VR有15个样点，RA有12个，SE有32个，TC有18个，TM有33个。红树林中，VR有80个，RA有50个，SE有12个，IE有20个，HR有28个。每个恢复样点均匹配了对应的天然参照湿地（reference wetland）。土壤碳氮数据统一采自表层30厘米土层。对于缺失的参照点，从同区域（多在100英里内）的其他研究中选取天然样地补充。图数据通过Origin 2021软件提取。
数据分析采用荟萃分析方法。首先计算每个配对恢复—参照样点的自然对数响应比（lnRR），公式为 lnRR = ln(Xe/Xc)，其中Xe和Xc分别为恢复样地和参照样地的变量值。随后进行分组荟萃分析，计算加权响应比（RR++），并通过自举法（bootstrapping，9999次迭代）估计95%置信区间（95% CI）。若95% CI不与零重叠，则认为该变量与自然水平存在显著差异。组间异质性通过随机化检验的QB统计量判断。此外，还使用单因素方差分析（ANOVA）检验不同恢复类型间碳氮储量的差异，并采用线性或对数非线性回归分析碳氮变量与恢复年限及环境因子的关系。最后，构建结构方程模型（Structural Equation Modeling, SEM）评估各因子对土壤碳、土壤氮和植物生物量碳的直接与间接效应。在回归与SEM中，土壤碳指标按SOC、SOCD、SC、SCD的顺序优先选取一个代表值；土壤氮按SN、SND选取；生物量碳按总生物量碳、AGBC、BGBC选取，以避免重复使用来自同一文献的多个相关指标。
恢复后的滨海湿地总体碳氮储量低于天然湿地。恢复盐沼的土壤全碳储量（SC stock，0–30 cm）在不同恢复类型中为5.1–252.0 mg C ha⁻¹，其中潮汐连通型（TC）最高（148.6±28.6 mg C ha⁻¹），岸坡加固型（SE）最低（23.3±5.2 mg C ha⁻¹）。恢复盐沼土壤有机碳储量（SOC stock）以退农还湿型（RA）最高（72.6±18.0 mg C ha⁻¹），植被重建型（VR）最低（11.6±6.2 mg C ha⁻¹）。红树林方面，土壤全碳储量以生境修复型（HR）最高（71.7±9.6 mg C ha⁻¹），入侵植物清除型（IE）最低（18.6±1.4 mg C ha⁻¹）；土壤有机碳储量同样以HR最高（73.5±3.4 mg C ha⁻¹），IE最低（39.1±5.4 mg C ha⁻¹）。土壤全氮储量在盐沼中RA最高（9.0±5.0 mg N ha⁻¹），VR最低（0.9±0.1 mg N ha⁻¹）；红树林中RA最高（4.9±0.5 mg N ha⁻¹），IE最低（2.9±0.4 mg N ha⁻¹）。植物地上生物量碳在红树林HR类型中显著高于其他类型（98.7±12.8 mg C ha⁻¹）。
加权响应比（RR++）结果显示：恢复盐沼土壤全碳、有机碳、全氮及相应密度指标平均达到自然水平的42–54%，其中SOC含量和密度约为自然水平的60%或略低；但在RA和TC类型中多项指标超过或接近自然水平。恢复红树林的SOC、SOCD、SC、SCD平均为自然水平的54.6%、74.5%、25.9%和52.8%；RA与SE类型的SOC指标接近自然水平。修复型（remediation）湿地的碳氮恢复效率总体优于创建型（creation）湿地。具体而言，修复型盐沼的SOC和SN指标达到自然水平的51.3–51.7%，而创建型仅为37.9%和22.2%。修复型红树林的SOC和SN分别达62%和53%，创建型则为52.8%和38.2%。
恢复时间动态方面，恢复盐沼的TM类型土壤碳储量以每年2.19 mg C ha⁻¹的速率线性增加，约需40年达到自然水平；植物生物量碳以每年5.56 mg C ha⁻¹的对数速率增长，约需12年恢复。恢复红树林土壤碳和氮储量分别每年增加0.52 mg C ha⁻¹和0.07 mg N ha⁻¹，均约需45年达到自然水平；植物生物量碳约需22年恢复至自然水平。总体来看，植物生物量恢复较快（约20年），而土壤碳氮恢复较慢（约40年）。
环境因子分析显示：与自然湿地相比，恢复盐沼的土壤容重（bulk density, BD）偏高，而砂含量、土壤含水量（soil water content, SWC）、盐度和全磷（soil total phosphorus, SP）偏低。恢复红树林则表现为砂含量和SP偏高，而泥含量、SWC和盐度偏低。创建型湿地的BD、SWC和盐度与自然湿地差异显著，而修复型湿地的环境变量（SWC除外）与自然湿地更为接近。
结构方程模型表明：土壤碳储量的恢复主要受土壤氮、植物生物量和碳氮比（C/N ratio）的直接正向驱动。BD对土壤碳有直接正效应，但通过负向影响植物生物量产生间接负效应。SWC、平均潮差（mean tidal range, MTR）和泥含量与土壤碳正相关，而年均温（mean annual temperature, MAT）呈负相关。土壤氮受泥含量和SWC正效应，BD和MAT负效应。植物生物量受温度、盐度、BD和MTR负效应，恢复年限（years after restoration, YAR）直接促进植物生物量增长与土壤氮累积。盐度对土壤碳（尤其在IE类型中）有正效应，但对植物生长有抑制作用。
本研究系统评估了全球恢复滨海湿地的碳氮恢复效率，揭示了不同恢复实践对生态系统碳氮动态的显著影响。恢复湿地总体上达到自然湿地土壤碳储量的37–76%、土壤氮储量的43–83%、植物生物量碳的34–119%，具体取决于恢复方式。植物生物量碳约需20年恢复至自然水平，而土壤碳氮储量则需约40年。修复型湿地的恢复阻力低于创建型湿地，恢复效率受工程手段（地形改造和潮汐连通）、植被再生长、土壤性质（质地、容重、pH和养分）以及水文条件（潮汐状况、土壤含水量和盐度）的共同调控。
在科学价值方面，该研究通过全球尺度的数据整合填补了不同恢复模式下碳氮恢复效率异质性的知识空白，并明确了土壤碳恢复对植被和氮恢复的依赖关系。在应用价值方面，研究提出了一个陆海统筹的滨海湿地恢复工作流程（图7），强调在恢复前需系统评估湿地退化状态，识别关键限制因子；在实施中应根据退化程度选择合适的工程措施，并注重多物种种植、基底改良和水文调控以提高恢复成功率。这为各国滨海湿地恢复工程的优化设计提供了重要参考。
本研究的亮点包括：（1）首次在全球尺度上系统比较了创建与修复两大类恢复模式在盐沼和红树林中的碳氮恢复效率差异，揭示了修复型湿地恢复阻力更低的规律；（2）明确了植物生物量与土壤碳氮恢复的时间差，为评估恢复项目的碳汇效益提供了时间框架；（3）通过结构方程模型厘清了土壤性质、水文条件、植被恢复与土壤碳氮之间的复杂因果关系；（4）研究覆盖了全球110个盐沼和190个红树林样点，具有较高的空间代表性和统计效力。此外，研究特别指出潮汐连通恢复在盐沼中碳氮恢复效率较高，而入侵植物清除后种植红树林在土壤碳氮密度上亦达到接近自然水平，为特定恢复情景的选择提供了实证依据。