在挖遍中国北⽅13个典型草地以后,我们得到⼀个出⼈意料的结论。⼟壤这样⼀个我们脚底下的碳库,在碳中和⽬标中发挥着⾮常重要的作⽤。冯晓娟,中国科学院植物研究所研究员、副所⻓,在格致论道第99期中分享了她的研究成果。她提到,碳中和不仅仅是节能减排,还可以通过将⼤⽓中的⼆氧化碳存储在⾃然界的⼟壤中来实现。⼟壤是陆地⽣态系统⾥最⼤的活性碳库,其碳储量是⼤⽓⼆氧化碳的3倍以上。
根据欧洲国家的估算,如果每年增加(农业)⼟壤碳库的千分之四,我们就可以抵消⼈为化⽯燃料使⽤排放的⼆氧化碳。因此,利⽤⼟壤进⾏碳封存被《联合国⽓候变化框架公约》列为实现⻓期碳中和的⼀个关键途径。
冯晓娟的研究还发现,⽊质素虽然是树⼲等⽊质部⾥边最主要的成分,但其降解速度并没有想象中那么慢。在⼀个相对⽐较短期的⼟壤增温实验⾥⾯,⽊质素的含量显著地低于对照组不增温的⼟壤。这说明⽊质素在⽓候变暖中的不稳定性。为了进一步研究⽊质素的稳定性,冯晓娟来到美国伍兹霍尔海洋研究所进⾏博⼠后的研究,利用单体碳14分析技术,她发现⽊质素在北极的流域⾥⾯是最年轻的碳组分,挑战了传统的观念。
回国后,冯晓娟和她的团队在更⼤范围内、更多⽣态系统中去研究⽊质素和⼟壤碳的稳定/周转机制。他们在我国北⽅草地选取了13个典型草地的⼟壤剖⾯,发现⽊质素在⼟壤剖⾯中依然是周转⽐较快的那个组分,其碳14年龄要显著年轻于其他⼟壤碳组分。这说明⼟壤⽊质素的寿命确实没有我们想象中这么⻓。
冯晓娟的研究还表明,微⽣物残体对于⼟壤碳积累的关键作⽤。在温带草地⼟壤中,⽊质素的降解伴随着来⾃于微⽣物残体氨基糖的积累以及⼟壤碳的积累。这说明在这样⼀个相对来说⽐较缺⽔的⼲旱半⼲旱区的草地⼟壤中,⽔分条件调节着植物的⽣产⼒,当植物⽣产⼒提⾼的时候,⼟壤碳库在增加,但是导致⼟壤碳库增加的那个组分不是来⾃于植物的⽊质素,⽽是来⾃于微⽣物的残体。
冯晓娟的研究结果表明,在不同的区域、不同的⽣态系统中,主导⼟壤碳封存的过程或者是主⼒军其实是存在差异的。我们需要对不同⽣态系统的封存机制和过程有更深⼊的理解,我们才能够提出更好的促进⼟壤碳封存的⼀些措施和⽅案。