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中国土壤碳汇研究 2010-04-27 | 作者： 周飞飞 | 来源： 国土资源报 与往年一样，人们把对地球的更多关注给予了4月22日这样一个特殊的日子——世界地球日，但与往年不同，2010年地球日的中国纪念活动主题中，出现了一个关键词——低碳。的确，在近年来全球气候变化的大背景下，如何减少二氧化碳向大气的排放、应对全球气候变化不仅是当前人类所面临的最为严重的环境问题之一，而且已经演变成为世界各国共同关注的一个重大的政治经济问题。今天，在第41个世界地球日来临的时候，让我们走入一个平时较少涉足的科学研究领域——土壤碳汇。 “失踪的碳哪儿去了？ 在遥远的石炭纪、二叠纪、侏罗纪、白垩纪、三叠纪等时期，大量的生物及其沉积物因地壳变迁被埋在地下而迅速与空气隔绝，在适宜的地质条件和长期高温、高压的作用下，逐渐被碳化，最终形成了岩石碳库中最重要的部分——煤、石油、天然气等高碳能源。 几千万甚至几亿年之后，这些化石燃料伴随着工业革命的来临推动了人类社会一次划时代的飞跃，深刻影响着人类未来的发展。今天，工业革命持续一百多年之后，与此相关的两个世界性难题开始横亘在人类面前：一个是，高碳的化石能源即将在触手可及的未来告罄；另一个是，大量燃烧化石能源排出的二氧化碳等温室气体加剧了全球气候变化。 问题的核心都是碳以及碳在自然界的循环。 科学家揭示了自然界碳循环的基本过程：大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物转化为有机物固定下来，然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。一般来讲，以大气为中心，某个生态系统如果向大气排放二氧化碳，就是碳源，从大气吸收二氧化碳就是碳汇。按照物质守恒定律，在碳的循环过程中，碳源与碳汇应该形成一个等式。然而，问题出现了：无论科学家们怎么计算，碳源排放二氧化碳的量总是大于碳汇吸收的量，且差距逐年拉大，也就是说，有一部分碳汇不知去向了。这一现象，被科学界称为“碳的失汇”。 那么，这些本应该在大气中的碳，到底到哪里去了？ 带着这个问题，记者走访了国土资源部《中国土壤碳汇潜力研究》项目中的主力科学家、中国地质大学（北京）地球科学与资源学院地球化学教研室主任、博士生导师杨忠芳教授，以及她的助手夏学齐博士。 杨忠芳告诉记者，寻找“失踪的碳”之前，我们先要了解地球上的碳库。 据介绍，地球有四个大碳库：大气碳库，其中的碳多以二氧化碳、甲烷及其他含碳气体分子的形式存在；海洋碳库，包括海洋中溶解碳、颗粒碳，海洋生物体中含有的有机碳，以及赋存于海洋碳酸盐岩等沉积物中的碳；岩石圈碳库，主要存在于碳酸岩和黑色岩系，如煤、油页岩等沉积物中的碳；陆地生态系统碳库，包含了植被碳库和土壤碳库，也可按生态类型分成农田、森林、草地、湿地等生态系统碳库。必须明确的是，几大碳库之间的碳是相互交换的，这种交换作用过程就构成了地球表层系统碳循环。 现在，我们可以破案了。 用排除法来看。首先排除的是大气和海洋，因为它们相对而言化学组成简单，空间变异性较小，两大碳库的量及海洋碳库与大气碳库的交换量估算起来相对准确。第二个被排除的是岩石圈，因为这个碳库中的碳活动非常缓慢，实际上起着贮存库的作用。显然，问题出现在对陆地生态系统碳库的估算上。 夏学齐博士介绍说，最近十几年来，陆地生态系统已成为科学界研究碳循环的主要热点，特别是对植被碳库研究。由于遥感等方法的广泛应用，目前人们对植被碳库已估算得相对准确，但对于土壤碳库方面的研究相对薄弱，也就是说，寻找“失踪的碳”的关键就在对土壤碳库的研究。 土壤碳库到底有多巨大？ 土壤碳库究竟有多大？我们为什么要研究土壤碳库？ 国内外土壤碳储量的估算经历了约40年的时间，目前有资料显示，全球土壤有机碳库（1米厚土层）的估计值约为1.5万亿吨，此外还有约2万亿吨的无机碳。王绍强等人根据我国第二次土壤普查数据估算，我国土壤有机碳库约为900亿吨，无机碳库约为600亿吨。 然而，不同的科研团队公布的对土壤碳库的估算值差别巨大。 比如，同样是对中国有机碳库（1米厚）的估计，有的科学家估算为500亿吨，有的则估算为1807亿吨，最高者与最低者竟相差3倍以上。 为什么会出现这样的状况？ 据夏学齐介绍，当前土壤有机碳估算的方法主要有直接估算法和间接估算法。直接估算法是依据主要土壤类型或植被类型的空间分布及各土壤类型的平均碳储量来进行估算。这种方法存在的问题是，它只能反映不同