科學(xué)家警告說，環(huán)境模型中遺漏了數(shù)萬億噸碳

我們都知道地球大氣中的碳，可能也知道植物和動(dòng)物體內(nèi)所含的碳。但是，地球上陸地生態(tài)系統(tǒng)中很大一部分碳都存在于我們可能忽略的顯而易見的東西中：土壤。

即使我們確實(shí)考慮了土壤中的碳，我們通常也會(huì)考慮土壤中有機(jī)物中的碳，例如植物凋落物、細(xì)菌或動(dòng)物糞便。然而，土壤中的無機(jī)礦物成分也含有碳。

在一項(xiàng)新的研究中最新發(fā)表于科學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)土壤無機(jī)碳比任何人意識(shí)到的要多得多——而且它可能是地球碳循環(huán)中一個(gè)令人驚訝的重要參與者。

我們分析了來自世界各地的 200,000 多個(gè)土壤測量值，計(jì)算出全球頂部兩米的土壤含有約 2.3 萬億噸無機(jī)碳。這大約是世界上所有陸地植被中發(fā)現(xiàn)的碳的五倍。

我們估計(jì)，在未來30年內(nèi)，可能會(huì)釋放約230億噸（1%）的碳，對地球的土地、水域和大氣的影響知之甚少。

什么是土壤無機(jī)碳？

無機(jī)碳以各種形式存在于土壤中。它可以是二氧化碳?xì)怏w，溶解在水或其他液體中，也可以是碳酸鹽礦物的固體形式。

按重量計(jì)算，大多數(shù)無機(jī)碳是固體碳酸鹽，通常是碳酸鈣（一種常見于石灰石、大理石和白堊等材料中的物質(zhì)）。它們使土壤看起來發(fā)白，而有機(jī)碳則使土壤變黑。

土壤碳酸鹽可以來自巖石的風(fēng)化，也可以來自土壤礦物質(zhì)與大氣二氧化碳的反應(yīng)。

在澳大利亞等干旱和半干旱環(huán)境中，無機(jī)碳往往在土壤中積聚更多。這是因?yàn)楫?dāng)水流過土壤時(shí)，它往往會(huì)帶走一些碳酸鹽。

我們的估計(jì)顯示，澳大利亞土壤的頂部兩米處蘊(yùn)藏著約1600億噸（7%）的世界無機(jī)碳。這使得澳大利亞擁有世界第五大土壤無機(jī)碳庫。

在較潮濕的地區(qū)，土壤碳酸鹽也可能以富含鈣的沖積沉積物或鈣質(zhì)巖石的形式出現(xiàn)在河流沿岸、湖泊和沿海地區(qū)?？λ固氐貐^(qū)的土壤——富含石灰石等巖石的地區(qū)，通常以洞穴和天坑為特征——通常含有巖石中的碳酸鹽。在中亞等地區(qū)，大量的風(fēng)吹沉積物（黃土）有助于碳酸鹽礦物的積累。

我們?yōu)槭裁匆P(guān)心？

這個(gè)巨大的碳庫受到環(huán)境變化的影響，尤其是土壤酸化。酸溶解碳酸鈣，這意味著碳溶解在水中或以二氧化碳?xì)怏w的形式釋放。

全球許多地區(qū)（如中國和印度）的土壤由于酸雨以及工業(yè)活動(dòng)和集約化農(nóng)業(yè)造成的其他污染而變得更加酸性。

科學(xué)家們認(rèn)為土壤中的碳酸鹽是一個(gè)相對穩(wěn)定的碳庫，隨著時(shí)間的推移變化緩慢。然而，人類活動(dòng)使土壤無機(jī)碳更具流動(dòng)性。

農(nóng)田的灌溉和施肥加快了土壤無機(jī)碳的溶解和從土壤中滲出的速度。

在地球歷史的很長一段時(shí)間里，無機(jī)碳一直在土壤中積累。對這種碳的干擾將對土壤健康產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

對這種碳的破壞會(huì)損害土壤中和酸度、調(diào)節(jié)養(yǎng)分水平、促進(jìn)植物生長和穩(wěn)定有機(jī)碳的能力。土壤無機(jī)碳不僅可以儲(chǔ)存碳，還可以支持土壤在生態(tài)系統(tǒng)中的許多關(guān)鍵功能。

在我們的研究中，我們發(fā)現(xiàn)每年有 11.3 億噸無機(jī)碳從土壤中流失到內(nèi)陸水域。這種損失對陸地、淡水體、大氣和海洋之間的碳遷移產(chǎn)生了深遠(yuǎn)但經(jīng)常被忽視的影響。

該怎么辦？

有一個(gè)越來越多的認(rèn)可土壤碳作為基于自然的抗擊解決方案的基本組成部分的重要性氣候變化.然而，到目前為止，大部分關(guān)注點(diǎn)都集中在有機(jī)碳上。我們的研究表明，無機(jī)碳值得同等關(guān)注。

改良的土地實(shí)踐可以減少對全球土壤無機(jī)碳庫的干擾，甚至可能使其變大。在農(nóng)業(yè)中，使灌溉和施肥更好地適應(yīng)植物生長需求可以減少對無機(jī)碳的影響。在一些土壤中，有機(jī)改良劑，如堆肥和肥料，可以防止酸化，提高鈣含量，增加土壤無機(jī)碳。

我們的研究表明，通過在土壤中封存碳來緩解氣候變化的努力必須包括無機(jī)碳和有機(jī)碳。

土壤中的無機(jī)碳與氣候變化、工業(yè)污染和土壤過度利用等全球變化有關(guān)，與有機(jī)碳的方式不同。然而，一些將更多碳鎖定在土壤中的策略——例如增強(qiáng)巖石風(fēng)化、植樹造林和將有機(jī)碳捕獲在土壤礦物中——也可能有助于增加無機(jī)碳的水平。

已經(jīng)有國際土壤碳計(jì)劃，如每千倡議 4 個(gè)，旨在將全球土壤碳儲(chǔ)存量每年增加0.4%。這些努力可以通過考慮無機(jī)碳在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)土壤管理和實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)方面的關(guān)鍵作用來進(jìn)一步提高他們的雄心壯志。

黃媛媛，高級(jí)研究科學(xué)家，中國科學(xué)院;佩普·卡納德爾，CSIRO環(huán)境首席研究科學(xué)家;全球碳項(xiàng)目執(zhí)行主任聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織和王瑩萍，首席研究科學(xué)家，聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織

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