中國土壤碳匯及研究

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1、...頁眉中國土壤碳匯研究2010-04-27

2、作者：周飛飛

3、來源：國土資源報(bào)與往年一樣，人們把對地球的更多關(guān)注給予了4月22日這樣一個特殊的日子——世界地球日，但與往年不同，2010年地球日的中國紀(jì)念活動主題中，出現(xiàn)了一個關(guān)鍵詞——低碳。的確，在近年來全球氣候變化的大背景下，如何減少二氧化碳向大氣的排放、應(yīng)對全球氣候變化不僅是當(dāng)前人類所面臨的最為嚴(yán)重的環(huán)境問題之一，而且已經(jīng)演變成為世界各國共同關(guān)注的一個重大的政治經(jīng)濟(jì)問題。今天，在第41個世界地球日來臨的時候，讓我們走入一個平時較少涉足的科學(xué)研究領(lǐng)域——土壤碳匯。“失蹤的碳哪兒去了？在遙遠(yuǎn)的石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白

4、堊紀(jì)、三疊紀(jì)等時期，大量的生物及其沉積物因地殼變遷被埋在地下而迅速與空氣隔絕，在適宜的地質(zhì)條件和長期高溫、高壓的作用下，逐漸被碳化，最終形成了巖石碳庫中最重要的部分——煤、石油、天然氣等高碳能源。幾千萬甚至幾億年之后，這些化石燃料伴隨著工業(yè)革命的來臨推動了人類社會一次劃時代的飛躍，深刻影響著人類未來的發(fā)展。今天，工業(yè)革命持續(xù)一百多年之后，與此相關(guān)的兩個世界性難題開始橫亙在人類面前：一個是，高碳的化石能源即將在觸手可及的未來告罄；另一個是，大量燃燒化石能源排出的二氧化碳等溫室氣體加劇了全球氣候變化。問題的核心都是碳以及碳在自然界的循環(huán)?？茖W(xué)家揭示了自然界碳循環(huán)的基本過程

5、：大氣中的二氧化碳被陸地和海洋中的植物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物固定下來，然后通過生物或地質(zhì)過程以及人類活動，又以二氧化碳的形式返回大氣中。一般來講，以大氣為中心，某個生態(tài)系統(tǒng)如果向大氣排放二氧化碳，就是碳源，從大氣吸收二氧化碳就是碳匯。按照物質(zhì)守恒定律，在碳的循環(huán)過程中，碳源與碳匯應(yīng)該形成一個等式。然而，問題出現(xiàn)了：無論科學(xué)家們怎么計(jì)算，碳源排放二氧化碳的量總是大于碳匯吸收的量，且差距逐年拉大，也就是說，有一部分碳匯不知去向了。這一現(xiàn)象，被科學(xué)界稱為“碳的失匯”。那么，這些本應(yīng)該在大氣中的碳，到底到哪里去了？帶著這個問題，記者走訪了國土資源部《中國土壤碳匯潛力研究》項(xiàng)目中的主力科

6、學(xué)家、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院地球化學(xué)教研室主任、博士生導(dǎo)師楊忠芳教授，以及她的助手夏學(xué)齊博士。....頁腳...頁眉楊忠芳告訴記者，尋找“失蹤的碳”之前，我們先要了解地球上的碳庫。據(jù)介紹，地球有四個大碳庫：大氣碳庫，其中的碳多以二氧化碳、甲烷及其他含碳?xì)怏w分子的形式存在；海洋碳庫，包括海洋中溶解碳、顆粒碳，海洋生物體中含有的有機(jī)碳，以及賦存于海洋碳酸鹽巖等沉積物中的碳；巖石圈碳庫，主要存在于碳酸巖和黑色巖系，如煤、油頁巖等沉積物中的碳；陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫，包含了植被碳庫和土壤碳庫，也可按生態(tài)類型分成農(nóng)田、森林、草地、濕地等生態(tài)系統(tǒng)碳庫。必須明確的是，幾大

7、碳庫之間的碳是相互交換的，這種交換作用過程就構(gòu)成了地球表層系統(tǒng)碳循環(huán)。現(xiàn)在，我們可以破案了。用排除法來看。首先排除的是大氣和海洋，因?yàn)樗鼈兿鄬Χ曰瘜W(xué)組成簡單，空間變異性較小，兩大碳庫的量及海洋碳庫與大氣碳庫的交換量估算起來相對準(zhǔn)確。第二個被排除的是巖石圈，因?yàn)檫@個碳庫中的碳活動非常緩慢，實(shí)際上起著貯存庫的作用。顯然，問題出現(xiàn)在對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的估算上。夏學(xué)齊博士介紹說，最近十幾年來，陸地生態(tài)系統(tǒng)已成為科學(xué)界研究碳循環(huán)的主要熱點(diǎn)，特別是對植被碳庫研究。由于遙感等方法的廣泛應(yīng)用，目前人們對植被碳庫已估算得相對準(zhǔn)確，但對于土壤碳庫方面的研究相對薄弱，也就是說，尋找“失蹤

8、的碳”的關(guān)鍵就在對土壤碳庫的研究。土壤碳庫到底有多巨大？土壤碳庫究竟有多大？我們?yōu)槭裁匆芯客寥捞紟欤繃鴥?nèi)外土壤碳儲量的估算經(jīng)歷了約40年的時間，目前有資料顯示，全球土壤有機(jī)碳庫（1米厚土層）的估計(jì)值約為1.5萬億噸，此外還有約2萬億噸的無機(jī)碳。王紹強(qiáng)等人根據(jù)我國第二次土壤普查數(shù)據(jù)估算，我國土壤有機(jī)碳庫約為900億噸，無機(jī)碳庫約為600億噸。然而，不同的科研團(tuán)隊(duì)公布的對土壤碳庫的估算值差別巨大。比如，同樣是對中國有機(jī)碳庫（1米厚）的估計(jì)，有的科學(xué)家估算為500億噸，有的則估算為1807億噸，最高者與最低者竟相差3倍以上。....頁腳...頁眉為什么會出現(xiàn)這樣的狀況？據(jù)

9、夏學(xué)齊介紹，當(dāng)前土壤有機(jī)碳估算的方法主要有直接估算法和間接估算法。直接估算法是依據(jù)主要土壤類型或植被類型的空間分布及各土壤類型的平均碳儲量來進(jìn)行估算。這種方法存在的問題是，它只能反映不同土壤類型或生態(tài)系統(tǒng)類型之間的土壤有機(jī)碳儲量的差異，而不能很好地反映同一類型內(nèi)部的空間差異性。土壤實(shí)測的結(jié)果表明即便是同一類型的土壤，有機(jī)碳依然具有很大差異，要更準(zhǔn)確地刻畫土壤有機(jī)碳的空間差異性需要更多的土壤實(shí)測數(shù)據(jù)。因而，在實(shí)測數(shù)據(jù)有限的情況下，許多科學(xué)家在進(jìn)行區(qū)域尺度的土壤有機(jī)碳估算時都會采用基于生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程模型的間接估算法。但問題依然存在，受知識和數(shù)據(jù)的限制