维护与增补碳汇

1　维护与增补碳汇

我们通常所说的“碳汇”，主要是指地球生物圈中陆地植被和土壤中的碳储备，这两个领域的总体碳储备与分布见表1[1，2]。

可见，陆地土壤中有机碳(约3万亿吨，占生物圈总碳的85%)是生物圈的主要碳库，在森林、草原和耕地中分别占46%、23%和12%，其余的18%左右依次分布在湿地、冻原、高山草地和沙漠中。可见，森林、草原和耕地的碳占了总储量的82%。按土壤有机碳为基础计算，生物圈中约有2.4万亿吨碳存在于腐植酸类物质(HS)中,占总碳的67.6%、土壤HS碳的80%，是大气中碳的3倍多，对地球生态变化影响极大。假如土壤HS多分解10%，大气中的CO2浓度就会增加30%，其危害程度不难想象。正如Schnitzer[3]所说：“土壤腐殖质碳是作为CO2主要来源，并作为环境和大气CO2浓度变化敏感的碳聚合体。”

表1　生物圈和大气圈碳储备与分布估算(单位:亿吨碳)
Tab.1　Carbon store and its distribution assessment in biosphere and atmosphere

碳循环是在生物圈和大气圈之间自动进行的，即陆生植物和土壤通过呼吸作用分别向大气排放出500和600亿吨碳/年，而植物凋落物返回土壤600亿吨碳/年(即所谓“土壤生产能力”)，基本上与植物光合作用从大气中吸收的1100亿吨碳/年相平衡，使生物圈碳储量基本保持不变，大气中CO2浓度也不会有太大波动[4](图1)。可见，土壤HS和植被在碳循环中起着“缓冲器”和“阀”的作用[5]，对地球碳平衡有着举足轻重的影响。但这种平衡早已被打破，其原因除了工业燃烧和人类生命活动加剧因素外，主要与地球生态破坏有关。有数字可以证明，近20年来，大气中平均每年额外排放79亿吨碳(折合290多亿吨CO2)，其中工业燃烧释放的碳为63亿吨，其余16亿吨碳的释放是森林、草原和耕地中土壤HS破坏造成的[1，2] (见图1虚线)。也就是说，在正常情况下，每年600亿吨的植物凋落物碳进入土壤，应有75%的碳自然进入腐殖化阶段，但目前腐殖质分解(放出CO2)的速度远大于生成的速度，而且数量是逐年叠加的。由上述数据估算，生态破坏(主要是腐殖质的大量分解)因素，为大气CO2浓度增加做出的“贡献”占到20%，可谓触目惊心。

图1　生物圈碳循环示意图
Fig.1　Diagrammatic sketch of carbon cycle in biosphere

注：碳汇贮量单位为亿吨碳；流通量(箭头)单位为亿吨碳/年。

为抑制碳排放，维护地球碳汇，我们要做的，一是保护与修复森林、草原和荒漠化土地；二是实施科学耕作方法；三是实施循环经济模式，通过人工腐殖化将生物质转化为腐植酸，以补充土壤碳损耗，并营造新的植被。仅以作物秸秆为例，我国每年就产生6.7亿吨，目前除部分工业使用、直接秸秆还田、堆沤和作饲料外，约有一半以上被作为燃料或随意丢弃，成为大气CO2增加的一个因素。假如每年将3亿吨秸秆加工成HS，就可少排放5亿吨CO2，至少可以改良1亿公顷劣质土壤。因此，应最大限度地利用秸秆、枯枝烂叶、工业有机废料、动物排泄物等生物质，大力开发和推广高温发酵制堆肥、沼气和生化腐植酸等环境友好技术，增施各种来源的HS，为维护和增补地球碳汇做出贡献。