土壤固碳——拯救全球变暖
    2014-07-01      刑肖毅     字体大小[]

      随着农业工业的发展,全球变暖的状况日益严重。那么,我们脚下的土地与全球变暖有着怎样的关系,把地球从全球变暖中拯救出来可以部分依赖于我们脚下的土地吗,土壤固碳有多大的处理潜力,如何实现?

      全球变暖所带来的影响已为我们所感知,1860年以来全球平均气温升高了0.6±0.2℃,冰川融化、海平面上升,全球性降水增加但变化幅度区域差异显著,气候异常愈加严重。抑制气候变暖,已在全球范围内达成了共识。

      

      全球变暖是由于大气中的温室气体增多,它们包裹在地球表面,不能阻挡太阳光的射入,却能阻挡地球反射热量的散失,因此造成了气候变暖。CO2是最重要的温室气体,植物和土壤共同调节着大气中CO2的含量。在光合作用下,植物吸收空气中的CO2然后将其转化为糖和其他碳分子,通过根系和枯枝落叶等将碳传递给土壤,然后,土壤通过根系、微生物、土壤动物的呼吸作用以及含碳物质的化学氧化作用,产生CO2,返还大气。上百万年来,这种平衡作用的维持,保证了大气中温室气体含量的稳定。然而,大约在一万年前,农业的发明打乱了古老的土壤结构。为了种植,人们开始排水,翻耕表土层,这就使得土壤中的碳与空气中的氧结合产生了CO2,排入大气中。而饲养动物让情况更糟,家畜啃食了草原,甚至使地面完全裸露,植物消失了,光合作用停止了,土壤中的CO2也就没有了。农业开始出现以来,这样的土地使用的改变使700亿到1000亿吨碳从土壤中分离出来。今天,农业和其他土地利用方式的改变排出的温室气体占世界温室气体排放量的三分之一。

      

      土壤每年向大气释放的CO2为50-76GtC(GtC ——CO2中碳成分的重量为109吨),远远超过化石燃料燃烧每年向大气排放的5 GtC。全球农业减排的技术潜力高达每年5500-6000 Mt(兆吨)CO2当量,其中90%来自减少土壤CO2释放(即土壤固碳),农业土壤固碳减排成为全球气候变化研究热点之一。因此,利用土壤抑制温室气体含量具有重大的意义,减少土壤中碳的释放,让大气中碳回到土壤中,无疑会对是拯救全球变暖的一个思路。不同国家和地区土壤自然固碳潜力如下:

      利用土壤固碳,目前已有了很多有益的尝试。

      农业保护性耕作。施用有机肥可改善土壤结构,使用多种管理方法(如少耕制、秸秆还田、种植覆盖作物、轮作、更多地结合种植固氮豆科作物)可以促进增加土壤中的有机质含量,使更多的碳返回土壤,不仅有助于提高土壤碳储存,还可提高生产率。对我国而言,若将土壤农田有机质提高1%,相当于土壤从空气中净吸收了CO2306亿吨。因此发展有机农业,固碳贡献率非常可观。

      发展转基因农业。抗除草剂是转基因作物的主要性状之一,种植该类作物,可以利用除草剂除草,避免了传统的翻耕除草,可以减少农田扰动,大幅减少由于机械作用而产生的CO2和其他温室气体。

      

      发明碳吸收土壤。英国科学家如今正在研制一种碳吸收土壤,试图将CO2从空气中永久去除。启动这个研究的想法源于这样一个事实,即植物、庄稼、树木在进行光合作用时天然地吸收大气中的CO2,然后通过它们遍布在周围土壤里的根系将多余的CO2排放到其中。在绝大部分土壤中,这些排放进来的CO2有很大一部分又逸出到大气中,或者是进入了地下水。假如土壤中含有硅酸钙,那么植物根系排放出来的CO2可能会和土壤中的钙起反应,形成无害的矿物质碳酸钙,使CO2被安全地锁定在碳酸钙里,以覆盖在卵石表面或自成颗粒的形式保存在植物根系周围的土壤里。科学家们正在调查这个过程在自然界的存在情况,如果切实可行,研究人员将鼓励人们在含钙丰富的土壤里栽种更多的植物、庄稼等。这一方法可应用于土地复垦、土地修复和其他开发项目中混合含钙丰富且具有CO2保存能力的土壤,在这样的土壤上种植生物能作物可能会是一个很好的选择。这也可能开启特制土壤的广阔前景,所谓特制土壤(添加了硅酸钙或种植特定植物)就是一种可以充分利用碳捕获能力的土壤。这种土壤可以在全球碳减排中发挥非常有价值的作用。

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