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什么是耕地碳汇
2024-05-04 17:56 阅读:

  “十四五”时期,我国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型、实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期。如期实现碳达峰、碳中和目标,一个重要方面在于提升生态系统碳汇能力,有效发挥森林、草原、湿地、海洋、土壤的固碳作用,提升碳汇增量。能够起到碳汇的不只是森林、海洋、湿地和草地,土壤也能碳汇!

  土壤如何碳汇呢?土壤里存储的碳最初都来源于大气。植物先通过光合作用将CO2转化为有机物质,然后有机质里的碳通过根系分泌物、死根系或者残枝落叶的形式进入土壤,并在土壤中微生物的作用下,转变为土壤有机质存储在土壤中,形成土壤碳汇。简单来说就是土壤可以通过植物从大气中吸收、转化、存储二氧化碳。

  需要注意的是,土壤碳库和碳汇不是一个概念:土壤碳库是土壤中碳的存储量,土壤碳汇相当于碳存储的一个过程。土壤碳库通常包括地上生物量、地下生物量、枯落物和土壤有机质碳库,其单位为质量单位。土壤有机碳库是指全球土壤中有机碳的总量。

  其实土壤既可能是碳汇,也可能是碳源。

  什么是耕地碳汇

  农田生态系统是巨大的碳库,是陆地碳循环的重要组成部分。农田生态系统碳汇主要由农田植被碳汇(作物碳汇)和农田土壤碳汇组成,其中,农田植被碳汇由于作物收获期较短,作物生物量碳汇效果不明显,故常被认为是零。部分学者也验证了这一观点,如赵宁等通过统计分析,发现我国农田植被碳汇的平均值约为OPg C/a,同时,农田土壤碳汇平均值为(0.017±0.005)Pg C/a,远大于植被碳汇。因此,农田生态系统碳汇主要来源于该系统的土壤碳积累,即农田土壤碳汇。农田土壤碳汇尚无统一定义,参考韩松等对土壤碳汇的定义,认为农田土壤碳汇是指作物在生长过程中通过光合作用吸收大气中的二氧化碳并将其以有机质的形式存储在土壤碳库中,从而降低大气中二氧化碳等温室气体的浓度。同时,碳汇能够增加土壤的有机质含量和提升土壤肥力。与自然土壤相比,农田土壤在全球碳库中更为活跃。姜勇等研究发现,在我国1×l08hm2耕地土壤的生物碳截获量相当于2×l08hm2的自然植被土壤生物碳截获量。据估计,在未来的50~100年中,全球农业土壤固碳量可能达到40~80Pg C。但农田土壤碳汇容易受到多种因素影响,在自然因素和耕作、施肥等农田管理措施的作用下,农田土壤碳库处于不断变化中。

  农田土壤主要通过适当的农田管理措施来实现碳汇。根据联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)估算,合理的农业管理措施能使全球土壤碳库提高0.4~0.9Pg C/a,如果这种管理持续50年,则全球土壤碳库累计增加24~43Pg C。常用的增加农田土壤碳汇的农田管理措施包括施有机肥、秸秆还田、免耕、休耕等。其中,免耕能够增加农田土壤不稳定碳的输入,并降低因土壤侵蚀带来的有机碳流失;施有机肥、秸秆还田能够将有机质加入土壤来增加土壤碳储量。在实施长期相关管理措施(>10年)后,可以检测到免耕和覆盖作物等活动能够促进土壤有机碳增加。

  根据《第三次全国国土调查主要数据公报》,我国耕地面积为191792.79万亩(约合12786.19万hm2),约占国土总面积的13.32%。有研究表明,我国土壤有机碳含量自1980年起连续增加,说明我国农田有巨大的固碳潜力。另外,我国碳排放权交易市场已有长足发展,但目前尚未涉足农业碳汇交易特别是农田土壤碳汇交易。在国际上,当前主要是美国、澳大利亚等国开展农田土壤碳汇交易实践,通过保护性耕种等农田管理措施产生经认证的减排碳信用额,并利用碳抵消机制参与碳市场交易。

  我国耕地系统固碳减排潜力巨大

  研究表明,在未来50~100年内,全世界耕地可固碳200~300亿吨,而我国耕地固碳减排潜力尤为突出。根据史学正等人样本调查结果,在1980年-2011年,我国耕地表层土壤有机碳储量由28.56吨/公顷增加到32.90吨/公顷,平均每公顷耕地的年碳增汇量达140千克。然而,我国单位面积耕地表层土壤有机碳储量仅欧美同期均值的69.1%~76.9%,尚存较大的固碳空间。

  化肥是我国农业碳排放的最大碳源,化肥生产使用引起的碳排放量占农业碳排放量年平均值的59.87%,每千克氮肥的生产运输约产生8.21千克二氧化碳。我国耕地占全球9%,但化肥消耗量约占全球35%,具有较大的减肥减排潜力。

  而保护性耕作,包括少/免耕、永久覆盖、多样性复合种植系统和综合养分管理系统,是耕地碳增汇减排的主要路径。研究表明,通过大力推广保护性耕作措施,我国耕地土壤未来可增加有机碳20~25亿吨。然而截至2015年,我国采用保护性耕作技术的耕地尚不足耕地总面积的8%,通过推广保护性耕作技术的固碳空间可观。