集發達國家的技術與資金,發揮中國土壤固碳潛力

2020-11-27 中國科學院

史學正、趙永存和於東升  中國科學院南京土壤研究所土壤與農業可持續發展國家重點實驗室

2009年12月7日上午，被稱為第二次世界大戰以來最重要國際會議的聯合國氣候變化大會在丹麥的哥本哈根開幕，會議旨在對《京都議定書》第一承諾期2012年到期後為全球溫室氣體減排等問題作出新安排。中國是發展中國家，目前暫時不承擔減排義務，但在哥本哈根氣候會議召開前夕，我國宣布了清晰的量化減排目標，到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，顯示了中國力促哥本哈根大會取得成功的認真態度，以及為人類應對氣候變化所做的重大承諾。

《京都議定書》3.4款提出可以通過增加生態系統碳庫來補償經濟發展中的碳排放。如果我國陸地生態系統、特別是土壤圈存在巨大的碳匯潛力，不僅可能衝抵我國的排放，而且可能為我國在碳交易市場上獲利。

在陸地生態系統碳庫中，農業土壤碳庫強烈受人為活動幹擾，其碳庫可以在5－10年時段上快速調節，通過農藝管理措施可改變農田土壤碳庫狀況。據韓冰等2008年發表論文報導，若秸稈還田能全面落實，我國僅秸稈還田措施每年即可固碳42.23Tg；而我國農田土壤施用有機肥後的土壤固碳速率為41.38 TgC/年。採用免耕措施後我國農田土壤固碳速率將增加到3.58TgC /年，是現在固碳能力的3倍。目前我國保護性耕作面積僅佔全國耕地面積的0.1％，美國、加拿大、英國、德國、法國、澳大利亞和日本等發達國家20世紀60年代基本實現了農業機械化，保護性耕作和機械化的免耕覆蓋模式已興起。這些國家通過40多年實施這些耕作措施，農田土壤已固定相當多的碳，繼續固碳可能性要比40年前小得多。而我國除東北地區外，耕地土壤的有機碳含量本身都較低，要比歐美國家大約低30%。我國大範圍的農業機械化才起步，保護性耕作和機械化的免耕覆蓋模式在局部地區實施才幾年，因此，我國農田生態系統的固碳潛力要比發達國家大得多。綜合來看，在不考慮不同農業技術措施間對農田土壤固碳協同或拮抗作用的條件下，粗略估計我國僅秸稈還田、合理施肥和保護性耕作三項措施的全面推廣和應用，農田土壤的固碳速率就可達到182TgC /年，從2005年到2050年大約可以固定碳8.19Pg。

據史學正等2009年發表論文報導, 通過侵蝕土壤與當地殘存的原始森林土壤對比結果表明，江西省興國縣輕度、中度和強度侵蝕土壤恢復後的固碳潛力為10.01Tg，根據這個結果粗略估算中國165萬平方公裡水蝕面積全部治理後，土壤固碳潛力為8.14Pg C。此外，由於大氣CO2濃度升高，提高了光合效率，增加光合產物，從而增加向土壤輸入有機質。據Lichter等2008年和Xie等2005年發表的論文，基於草地、森林以及農田等生態系統在CO2倍增后土壤表層有機碳含量變化觀測結果，並以目前我國不同生態系統土壤有機碳儲量（Yu等 2007年）進行估算，在2050年控制CO2濃度達到500ppm時，我國農田、草地和森林生態系統土壤將分別固定有機碳149Tg、61Tg和3.18 Pg，共計3.39Pg C。

美國土壤學家Lal粗略估算認為中國農田土壤固碳速率為25-37TgC/年，林地固碳速率為14-29 TgC/年，草地的固碳速率為20-40 TgC/年。未來50年，中國土壤總的固碳潛力為12Pg (Lal, 2002; 2004）。而我們認為，我國僅農田土壤在秸稈還田、合理施肥和保護性耕作三項措施全面推廣和應用條件下，到2050年就大約可以固定8.19 Pg碳，而隨著退耕還林、測土配方平衡施肥、土壤侵蝕恢復等政策的大規模實施和推廣，對於提高我國土壤固碳潛力也有很大的促進作用，此外，由於CO2濃度升高本身對土壤固碳潛力提升的激勵效應也不可小視，因此，綜合客觀來看，我國土壤固碳潛力至少為19.72 Pg碳, 比1980年代初中國土壤碳庫增加約22% （1980年代中國土壤碳庫為89.14Pg）。

儘管我國土壤固碳潛力巨大，有助於在一定程度上緩解溫室氣體排放，但土壤這些固碳潛力的發揮則需要強大技術和資金支持才能真正實現，中國作為一個發展中國家還基本處在傳統農業種植階段，相關土壤固碳技術手段還比較落後，儘管國家在技術和資金都極為有限的條件下還開展了大規模的秸稈還田、退耕還林、水土保持等示範和推廣工作，但技術和資金瓶頸還難以突破。相反，發達國家已經在這些方面積累了豐富的經驗並有雄厚的資金基礎，但發達國家以智慧財產權保護為由，不願意將技術與發展中國家分享，因此，很大程度上限制了相關的技術轉移，更不要說資金支持了。在《京都議定書》和《峇里島行動計劃》框架下，要實現中國土壤固碳潛力的充分發揮，進而降低溫室氣體排放量，發達國家除了要拿出合理的量化減排目標外，還必須拿出誠意，以技術和資金的支持方式實質性的促進發展中國家的溫室氣體減排，這才能夠真正體現「共同責任但有區別」的原則，否則中國土壤固碳潛力難以在短時間充分發揮作用。

 

 

圖  中國土壤有機碳密度（0-100cm）分布

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