专家:退耕还林使土壤有机碳储量增加

本期嘉宾:中国科学院成都山地灾害与环境研究所研究员 张建辉

  今年,国家林业局正式发布《退耕还林工程生态效益监测国家报告(2013年)》。报告指出,河北省等6个退耕还林生态效益监测重点省份和42个森林生态系统定位观测网站的野外监测结果表明,截至去年年底,6个退耕还林工程重点监测省份的物质量为:涵养水源183.27亿立方米/年,固定二氧化碳1397万吨/年,释放氧气3214.9万吨/年,提供空气负离子5452.62×1022个/年,吸收污染物102万吨/年,滞尘1.4亿吨/年。

  按照国家林业局发布的2013年现价评估,退耕还林工程重点监测省份每年的生态效益价值量总和为4502.39亿元人民币。这也是第一次从国家层面,系统、科学地用数字反映退耕还林工程所取得的生态效益,是我国林业重点生态工程绩效评价的重大突破。而中科院成都山地灾害与环境研究所最近一项研究成果也显示,退耕还林工程开展10多年来,土壤有机碳储量在不断增加。

  土壤碳循环与气候变化密切相关

  土壤是地球表层系统中最大且最活跃的碳库之一,有机碳库储量大约为1550皮克(1皮克=1015克),是大气碳库的3倍,是陆地植被碳库的2倍至4倍。土壤通过呼吸作用向大气释放二氧化碳的年通量约为50皮克至75皮克,占陆地生态系统与大气之间碳交换总量的三分之二,是化石燃料燃烧排放量的10倍。因此,土壤有机碳库发生较小幅度的变化可能会导致大气二氧化碳浓度剧烈的变化。

  研究发现,温室气体中二氧化碳对温室作用的贡献约占60%;而除了化石燃料燃烧外,土壤碳的变化对大气二氧化碳浓度的增加贡献最大。土壤碳循环密切联系全球气候变化,是当前全球变化研究中的热点问题。大气二氧化碳浓度的增加导致全球气候变暖。同时,气候变化在两个方面影响土壤碳蓄积过程:一是温度、降水变化影响植物生产力速率和凋落速率;二是气候变化影响微生物活性,从而改变地表凋落物和土壤有机碳的分解速率。全球变暖会加速土壤有机质的分解,导致土壤通过呼吸作用向大气中释放的二氧化碳量增加;反过来,大气二氧化碳浓度升高又会进一步加剧全球普遍增温,加速土壤由碳汇向碳源的转变。

  土地利用变化直接影响土壤有机碳的变化

  土壤有机碳库既可能成为汇而贮藏碳,也可能成为源而排放碳,在全球陆地碳库中只有农业土壤碳库是可以在较短的时间尺度上调节碳库的。因此,采取适宜的措施可以使土壤与大气之间的碳交换朝着有利于降低大气二氧化碳浓度的方向发展。而揭示土壤碳储量的动态变化机理与趋势是预测未来气候变化的重要基础之一。

  土壤有机碳储量的变化受气候、土地利用、土壤条件以及农业管理措施等的综合影响。

  土地利用变化导致碳素从陆地生态系统释放是大气二氧化碳浓度不断升高的主要原因之一。土地利用方式的变化不仅直接影响土壤有机碳的含量和分布,而且通过影响与土壤有机碳形成和转化的因子而间接影响土壤有机碳的含量和分布,土地利用变化可通过改变土壤有机质的分解速率来影响土壤有机碳蓄积量。

  农业管理措施中耕作、施肥也影响土壤有机碳库的储量。耕作加剧土壤侵蚀和微生物活性,并且增强土壤的呼吸作用,导致土壤有机碳储量下降。免耕等保护性耕作措施已被作为一种提高耕地土壤碳储量的重要手段。

  退耕还林显著改善土壤固碳能力

  研究结果显示,退耕前有机碳浓度显著较低的土壤侵蚀强烈景观位置经10年退耕工程后,有机碳浓度基本达到原非侵蚀景观位置目前的高有机碳水平。总的说来,耕地转变为草地后10年来,土壤有机碳储量明显增加,退耕措施短期内显著改善了土壤表层的固碳能力。

  虽然退耕地(草地)10年来明显增加了土壤有机碳储量,但与亚热带地区土壤有机碳最大可能的储量相比,还有较大的增长空间。这意味着继续坚持和巩固退耕还林还草的措施,土壤有机碳储量将会有更大幅度的增长潜力。实施退耕工程的土壤将能源消耗中排放的碳重新收集与固定,对缓解全球气候变暖起到了积极作用。

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