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一、中国地质碳汇潜力
通过实施“中国地质碳汇潜力研究”(2010~2012)地调计划项目,发现我国地质碳汇潜力巨大。我国目前每年岩溶碳汇总量约为0.4亿t,生态恢复和土地利用方式的改善还可促进岩溶碳汇效应。“十一五”期间西南石漠化治理工程增加的岩溶碳汇量约1000万t,相当于该区植树造林生物碳汇的25%。在岩溶土壤中施用污泥,可显著提高土壤的碳汇能力。碳酸酐酶广泛存在于岩溶区植物、土壤和水环境中,可加速岩溶作用及生物固碳作用,增汇效果可提高1个数量级。
根据我国东部地区160万km2的土壤地球化学调查资料,计算出0~1.8m深度范围内平均土壤碳储量为1.5万t/km2,土壤平均碳密度为48.8t/hm2。如果实施陆地生态系统的二氧化碳施肥效应,土壤能够增加固碳30亿t碳;如果采取有效措施使农耕土壤有机碳密度增加30%,接近四川省土壤碳密度的平均值,还可以增加固碳量150亿t。两项合计,土壤固碳能力累计可达180亿t。
通过对蛇纹石、石棉、铜镍硫化物、超贫钒钛磁铁矿等超基性岩矿的尾矿实地调查和室内分析,推断现有和潜在的超基性岩尾矿可封存二氧化碳90亿t以上。
2.地质过程对全球碳循环的作用和意义
碳酸盐岩是全球最大的碳库,但在现代全球碳循环源汇项中没有考虑岩石碳库。国际地质对比项目379项“岩溶作用与碳循环(1995~1999)”,估算出全球年岩溶碳汇量为6亿t,认为是“遗漏汇”的重要组成部分。该认识被国内外学者广泛质疑,其主要理由有二:一是地质过程很缓慢,地质碳汇对人类历史的碳减排意义不大;二是岩溶作用是可逆化学反应过程,陆地岩石溶蚀吸收的大气中二氧化碳,只导致碳转移,形成的碳汇不稳定,没有固碳效果。
针对这些质疑,开展了相应的调查研究,结果表明,岩溶作用速度比花岗岩岩石风化的速度快数百倍,只要1个多小时水就可完成对岩石的溶蚀过程。而且该过程对环境变化非常敏感,随大气和土壤空气二氧化碳的浓度增加使水体、土壤、洞穴等环境碳浓度增加,降低环境空气二氧化碳浓度。
研究还表明,岩溶碳汇除了以溶解无机碳形式被带入海洋外,还有相当部分的量通过生物作用被固定在水体、植物和土壤等陆地生态系统中。在水体中,水生植物体光合作用生物量的88%源于水体中由于岩溶作用形成的溶解无机碳。在岩溶土壤中不但出现CO2浓度接近岩石时随深度降低的规律,而且固定的有机碳比非岩溶区高3~4倍。由于岩溶水的存在,岩溶区的植物能在岩石上生长,也能够吸收固定岩溶水中的无机碳。虽然,这些生物吸收固定岩溶水中碳的通量还有待进一步研究,但表明了岩溶作用固碳途径多样,岩溶碳汇比较稳定。海洋生物泵效应的国际最新进展也支持了岩溶碳汇到海洋后也是比较稳定的。上述研究进展肯定了地质过程在全球碳循环中的重要作用,部分成果已于2011年11月在《science》杂志报道。
我国岩溶地区分为南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区4种类型,利用 GIS技术计算各区的岩溶面积分别为 56.48万km2、32.58万km2、55.60万km2和200.1万km2。以取得的调查监测和统计资料为依据,对4种类型区和中国的岩溶碳汇量进行了重新计算,南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区岩溶碳汇量分别为岩溶碳汇量分别为 1909.9万 tCO2/a、600.5万tCO2/a、580.1万tCO2/a、608.6万tCO2/a,由此获得中国岩溶碳汇总量为3699.1万tCO2/a。
4.土地覆盖条件岩溶碳汇的影响很大
打狗河东西两岸地下河流域的土地覆盖条件及岩溶碳汇分析表明,打狗河东岸土地覆盖中林地占56.13%,耕地占15.15%;而西岸林地、耕地分别只占 20.8%、12.95%。西岸的裸岩、和荒地比例大,分别占29.57%和25.95%,而东岸分别占14.19%和10.98%。植被和土壤覆盖差异导致了东、西两岸碳循环的地球化学指标有明显的差异,东岸地下河水的
、Ca2+、Pco2(平均分别是233.71mg/L、85.5 mg/L、909.46 Pa)明显高于西岸(分别为 177.26 mg/L、64.65 mg/L、257.37 Pa),而东岸的 SIC、pH值(分别为 0.12和 7.40)又低于西岸(分别是0.38和7.85)。因此,东岸有更强的岩溶动力条件,东岸地下河的平均碳汇强度比西岸高14%。
、Ca2+、Pco2(平均分别是233.71mg/L、85.5 mg/L、909.46 Pa)明显高于西岸(分别为 177.26 mg/L、64.65 mg/L、257.37 Pa),而东岸的 SIC、pH值(分别为 0.12和 7.40)又低于西岸(分别是0.38和7.85)。因此,东岸有更强的岩溶动力条件,东岸地下河的平均碳汇强度比西岸高14%。
生态恢复和土地利用方式的改善对促进岩溶碳汇具有重要作用。植被和土壤覆盖好的流域,其地下河的岩溶碳汇比石漠化流域的地下河高10倍以上。原始林地土下岩溶作用碳汇量是次生林地的3倍、灌丛的9倍、耕地的15倍。初步估算,“十一五”期间西南石漠化治理工程增加的岩溶碳汇量约1000万 t,相当于该区植树造林生物碳汇的25%。
岩溶区不同土地利用方式对土壤有机碳碳库影响大。桂林毛村典型岩溶区旱地、灌丛、果园、林地四种不同土地利用类型下土壤有机碳含量分别为15.41~20.10 g/kg,13.07~31.16 g/kg,9.38~14.74 g/kg,30.82~37.52 g/kg。但岩溶区石灰土的土壤呼吸排放CO2速率明显低于碎屑岩区红壤,如以年平均值计算,则岩溶区土壤呼吸排放CO2量要比碎屑岩区红壤少25.12%。岩溶区石灰土剖面中CO2浓度出现双向梯度,且水热条件良好的季节双向梯度表现越明显,而碎屑岩区红壤剖面中则出现土壤CO2浓度随深度增加的单向梯度,这意味着岩溶区土-岩界面石灰岩的溶解消耗吸收土壤下层CO2,即土壤中岩溶作用产生碳汇的过程。
试验研究表明,岩溶地区土壤的溶解有机碳含量是酸性土的20%,每公顷土壤添加50 t污泥,6个月后每千克土壤中有机碳平均可增加1.7 g。用污泥改良岩溶土壤,不但能够改良土壤性能,而且可大大提高土壤的碳汇潜力。
6.碳酸酐酶(CA)可大大加速岩溶碳汇效应
以从西南岩溶地区土壤中筛选出来的典型细菌、真菌和放线菌为材料,进行了微生物对石灰岩的溶蚀动态模拟实验(摇瓶实验),比较了三种不同种类微生物的溶蚀作用效果。在摇瓶实验基础上,又进行了土壤-灰岩系统的土柱模拟实验,研究比较了上述三种典型微生物对石灰岩的溶蚀动态及作用效果,并研究了这三种不同类群微生物及其CA对土壤-灰岩系统钙镁锌元素迁移的影响。试验研究表明增汇效果可提高1个数量级。肯定了碳酸酐酶在石漠化治理、水生生物以及土壤固碳中均有广阔的应用前景。
对江苏来安-盱眙地区及湖北浠水地区进行了小流域地球化学调查,盱眙玄武岩风化碳汇约85t/km2·a,达到碳酸盐岩溶碳汇水平,显示我国玄武岩风化有较大的碳汇潜力。浠水流域的硅酸盐风化速率高于纬度相当地区流域花岗岩地层的小流域和高纬度地区流经玄武岩地层的小流域,显示我国季风地区的硅酸盐化学风化强度较高,有较高的固碳潜力。
8.基性和超基性岩矿物尾矿封存固碳
通过对蛇纹石、石棉、铜镍硫化物、超贫钒钛磁铁矿等超基性岩矿的尾矿实地调查分析,发现我国基性、超基性岩矿产资源开发利用产生的尾矿量巨大。试验及初步评价结果表明,我国基性、超基性岩可固化二氧化碳13.5万亿t,其中尾矿砂可固化二氧化碳约90亿t,相当于2010年全国二氧化碳排放量。
利用21世纪初获取的多目标调查数据与20世纪80年代获取的全国第二次土壤普查数据进行对比分析,获取了东部典型区土壤碳源汇分布状况。21世纪初与20世纪80年代之间土壤有机碳密度变化对比,中国陆域在0~1.8m深度范围内平均土壤碳储量为1.5万t/km2,土壤平均碳密度为48.8 t/hm2,低于美国的50.3 t/hm2、欧盟的70.8 t/hm2。但如果实施陆地生态系统的二氧化碳施肥效应,中国土壤未来45年能够增加固碳30亿t碳。如果采取有效措施使土壤有机碳密度在未来 45年增加30%,接近现今四川省土壤碳密度的平均值,那么中国土壤自2006年至2050年还可以增加固碳量150亿t碳。两项合计,估算未来45年我国土壤固碳量累计可达180亿t碳,基本能够平衡未来45年我国因工业化等因素导致超过排放预期的二氧化碳总量170亿t碳。
吉林暗棕壤、河北褐土、山东棕壤和青海栗钙土耕地、休耕地和荒地12个试验区结果显示:表土中碳或有机碳含量吉林暗棕壤最高,山东棕壤最低,顺序依次为吉林暗棕壤>河北褐土>青海栗钙土>山东棕壤。各省不种土壤类型耕地、休耕地和荒地相比,荒地表土中碳或有机碳含量相对最高,耕地或休耕地相对较低。
本研究目前以基础研究为主,技术试验为辅。适合于地质岩石风化作用较强的地区,如岩溶地区、玄武岩地区。
根据不同部门、单位和群体的需要,我单位可组织相关技术人员开办本专业领域研究培训班。对于承担国家和有关部门相关重大科技项目的单位,可采取委托业务或通过技术咨询和现场服务等方式来推广转化本项技术。
技术依托单位名称:中国地质科学院岩溶地质研究所
通讯地址:广西省桂林市七星路50号
联系电话:13517731392,0773-5837342
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二、森林碳汇的中国情况
1、森林碳汇对于多数国人来说还是一个新概念,改革开放以来,随着中国重点林业生态工程的实施,植树造林取得了巨大成绩。对于中国这样一个发展中大国,经济要发展,通过植树造林活动吸收二氧化碳,抵减部分工业的温室气体的排放,减轻中国面对的国际减排压力,是最可行、最有效的措施之一。因此,应多渠道加大对林业的投入力度。增加造林和森林经营的投入,同时在现有的国家造林工程中,尽可能地考虑森林的固碳效果,把林业碳汇放到与工业减排同等重要的位置,将我国正在开展的林业生态建设纳入到应对气候变化的国际行动中,为我国在应对气候变化的国际谈判和相关国际环境外交上争取主动。
2、2004年,我国碳汇工作开始起步。国家林业局已将广西利用世界银行生物碳基金开展的造林再造林项目作为碳汇试点实施。四川、云南也在利用保护国际筹集的资金,启动碳汇试点工作。我国还将继续推进碳汇项目。我国正在大力实施天然林资源保护、退耕还林等林业重点工程,按照我国林业发展规划,在今后50年,我国将净增森林面积9066万公顷。
3、目前(2010年),中国温室气体的排放占到发展中国家排放总量的50%,全球排放总量的15%。中国正在由一个低能源消耗国家迅速转变为高耗能国家,随之而来的将是二氧化碳的大量排放。因而成为整个世界最为关注的焦点之一。而到2050年,中国的能源消耗将占到全球能源总消耗的60%左右。这对中国、对世界都是一个很大的挑战。
4、森林碳汇是目前世界上最为经济的“碳吸收”手段。中国政府一直十分重视林业,2009年12月,胡锦涛总书记曾在联合国气候变化峰会上强调,到2020年要在2005年基础上增加森林面4000万公顷和森林蓄积量13亿立方米。可见,林业已成为中国发展低碳经济的最有效途径,国家将加快植树造林步伐,增加森林碳汇功能。2009年年底国家发改委公布《林业产业振兴规划》,明确指出了扩大林业信贷扶持政策。
三、中国绿化,碳汇效果最好的地区在哪里
在全球变暖的背景之下,植树造林成为了我们如今必须要做的一个事情,因为只有这样我们地球的温室效应才可能得到一定的缓解。而近些年来,我国在植树造林方面的投入很大,并且无论是城市还是农村,都在大规模的实施绿化,所以我们如今看到大部分地区真的是“青山绿水”的模样,当然在我国实施植树造林的时候,世界不少国家也在密切的关注我国。
而根据BBC发布的一项研究指出,中国植树造林的作用“被低估了”,也就是中国绿化效果被低估了,结果出现了反转,已经被证实,并且被公布在《自然》科学期刊上,再次引发了大家的热议,这到底是什么情况,中国到底是如何被低估了?我们来看看情况。
中国森林碳吸收对全球贡献被低估了
在2020年,我国发布了绿化状况公报公布,显示全国森林覆盖率达到22.96%,这可以说创下了新高,在这么强大的绿化之下,碳吸收作用肯定也是增大了不少。而中国这次被低估的说明也发表在了《自然》(Nature)科学期刊上,上面我们也说了。国际科学研究团队通过实地考察以及卫星观测得出了这个结论,有两个区域的新造树林吸收二氧化碳规模被低估了,这是哪两个地区?那就是西南地区和东北地区。
国际研究团队表示,这两个地区的新造林对二氧化碳的吸收,占据了整个中国陆地“碳汇”的35%,并且还多一点,也就是说新造树林的碳汇达到了35%以上,这个数据是非常可怕的,这也说明了西南与东北地区在我国针对温室气体的吸收影响巨大,其中西南地区主要就是云南、贵州和广西三地,东北地区就是黑龙江和吉林。
所以综合情况来了,中国被低估的两个新植树造林的作用真的是非常大,并且占比率也非常的高,当然中国新造树林的减碳能力也是令专家吃惊,如果不是实地考察,卫星观察进行结合,估计还以为我们的贡献不大,其实我国植树造林对全球的气候影响具有明显的积极作用。
西南、东北地区到底有什么不一样?
当然首先我们不可否认的是,我国是全国性的进行森林绿化,并不是说只有西南和东北两个地区,包括西北,华北等地区也在实施之中,只是从《自然》杂志的公开来看,这两个地区是被低估了,根据数据显示,这两个地区的造林绿化面积扩展得很快,其带来的减碳能力让外国专家意想不到。在过去的10到15年里,省级森林面积每年增加已经达到了4万至44万公顷。
其中西南地区已经成为陆地生物圈之中,中国最大的碳汇地区,约占中国陆地碳汇的31.5%,遥遥领先于其他地区,而东北地区的生物圈则具有季节性,约占4.5%。所以西南地区如今已经是全国新增绿化点的中心区域。同时英国保罗·帕尔默教授(Prof Paul Palmer)表示,虽然我们看到这些地区的森林碳吸储库的规模大到令人惊讶,但是这个结论是值得信赖的,因为是具有大量的证据支撑。
因为这是通过汇聚了实地测量,考察,卫星数据一起给予的结果,所以他也明确地说明了,这个说法完全是可以站得住脚,所以这也不算是什么夸张了。其实在2019年的时候,美国宇航局(NASA)也发布了说明,那就是与20年前相比,世界越来越绿了,其中中国的贡献是最为突出之一,绿化带的增长速度在全球领先第一,中国的植被面积仅占全球的6.6%,但全球植被叶面积净增长的25%都来自中国,所以也是明确说明了我国绿化的贡献很大。
我们就简单的说明一个大家最为熟悉的“绿化工程”,那就是“毛乌素沙漠”,这个沙漠在2020年被宣布即将消失,这是中国人民通过自己的双手完全改变沙漠的一个现状,毛乌素沙漠在榆林消失这个消息可以说引发了世界性的关注,“毛乌素沙漠”虽然不是沙漠,但也是中国四大沙地之一,也是因为环境的变化而带来的,所以如今相当于是恢复了1000多年前曾经水草丰美的毛乌素沙漠。
这也是我国在绿化工程之中最为重要的一个,所以这种特殊例子足以证明了,我国在绿化上面毫不放松,就算是沙漠我们都能够将其彻底改变,所以没有什么改变不了的,只是时间的问题。这对我国来说也是一次重要的工程期待,期待未来越来越多的地区变得更绿,当时如今中国已经比以前“更绿”了,这是不可否认的。
俗话说“青山绿水就是金山”,只有完美的生态系统,未来我们才可能具有更好的生存之地,如今我们做得也算是为子孙后代做一点贡献吧。包括近些年来,我们也看到了不少的稀缺性的野生动物出没,华北豹,沙漠猫,东北虎等生物相继出现,这也说明了我国在保护生态,建立森林绿化方面做出了巨大贡献。
OK,本文到此结束,希望对大家有所帮助。
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