與往年一樣，人們把對地球的更多關注給予了4月22日這樣一個特殊的日子——世界地球日，但與往年不同，2010年地球日的中國紀念活動主題中，出現了一個關鍵詞——低碳。的確，在近年來全球氣候變化的大背景下，如何減少二氧化碳向大氣的排放、應對全球氣候變化不僅是當前人類所面臨的最為嚴重的環境問題之一，而且已經演變成為世界各國共同關注的一個重大的政治經濟問題。今天，在第41個世界地球日來臨的時候，讓我們走入一個平時較少涉足的科學研究領域——土壤碳匯。?

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失蹤的碳哪兒去了？??? 

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在遙遠的石炭紀、二疊紀、侏羅紀、白堊紀、三疊紀等時期，大量的生物及其沉積物因地殼變遷被埋在地下而迅速與空氣隔絕，在適宜的地質條件和長期高溫、高壓的作用下，逐漸被碳化，最終形成了巖石碳庫中最重要的部分——煤、石油、天然氣等高碳能源。???????? ????

幾千萬甚至幾億年之后，這些化石燃料伴隨著工業革命的來臨推動了人類社會一次劃時代的飛躍，深刻影響著人類未來的發展。今天，工業革命持續一百多年之后，與此相關的兩個世界性難題開始橫亙在人類面前：一個是，高碳的化石能源即將在觸手可及的未來告罄；另一個是，大量燃燒化石能源排出的二氧化碳等溫室氣體加劇了全球氣候變化。???????? ????

問題的核心都是碳以及碳在自然界的循環。科學家揭示了自然界碳循環的基本過程：大氣中的二氧化碳被陸地和海洋中的植物轉化為有機物固定下來，然后通過生物或地質過程以及人類活動，又以二氧化碳的形式返回大氣中。一般來講，以大氣為中心，某個生態系統如果向大氣排放二氧化碳，就是碳源，從大氣吸收二氧化碳就是碳匯。按照物質守恒定律，在碳的循環過程中，碳源與碳匯應該形成一個等式。然而，問題出現了：無論科學家們怎么計算，碳源排放二氧化碳的量總是大于碳匯吸收的量，且差距逐年拉大，也就是說，有一部分碳匯不知去向了。這一現象，被科學界稱為“碳的失匯”。???????? ???

?那么，這些本應該在大氣中的碳，到底到哪里去了？???????? ????

帶著這個問題，記者走訪了國土資源部《中國土壤碳匯潛力研究》項目中的主力科學家、中國地質大學（北京）地球科學與資源學院地球化學教研室主任、博士生導師楊忠芳教授，以及她的助手夏學齊博士。??

楊忠芳告訴記者，尋找“失蹤的碳”之前，我們先要了解地球上的碳庫。??

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據介紹，地球有四個大碳庫：大氣碳庫，其中的碳多以二氧化碳、甲烷及其他含碳氣體分子的形式存在；海洋碳庫，包括海洋中溶解碳、顆粒碳，海洋生物體中含有的有機碳，以及賦存于海洋碳酸鹽巖等沉積物中的碳；巖石圈碳庫，主要存在于碳酸巖和黑色巖系，如煤、油頁巖等沉積物中的碳；陸地生態系統碳庫，包含了植被碳庫和土壤碳庫，也可按生態類型分成農田、森林、草地、濕地等生態系統碳庫。必須明確的是，幾大碳庫之間的碳是相互交換的，這種交換作用過程就構成了地球表層系統碳循環。????

現在，我們可以破案了。用排除法來看。首先排除的是大氣和海洋，因為它們相對而言化學組成簡單，空間變異性較小，兩大碳庫的量及海洋碳庫與大氣碳庫的交換量估算起來相對準確。第二個被排除的是巖石圈，因為這個碳庫中的碳活動非常緩慢，實際上起著貯存庫的作用。顯然，問題出現在對陸地生態系統碳庫的估算上。???????? ????

夏學齊博士介紹說，最近十幾年來，陸地生態系統已成為科學界研究碳循環的主要熱點，特別是對植被碳庫研究。由于遙感等方法的廣泛應用，目前人們對植被碳庫已估算得相對準確，但對于土壤碳庫方面的研究相對薄弱，也就是說，尋找“失蹤的碳”的關鍵就在對土壤碳庫的研究。??? ????

土壤碳庫到底有多巨大？??? ????

土壤碳庫究竟有多大？我們為什么要研究土壤碳庫？國內外土壤碳儲量的估算經歷了約40年的時間，目前有資料顯示，全球土壤有機碳庫（1米厚土層）的估計值約為1.5萬億噸，此外還有約2萬億噸的無機碳。王紹強等人根據我國第二次土壤普查數據估算，我國土壤有機碳庫約為900億噸，無機碳庫約為600億噸。然而，不同的科研團隊公布的對土壤碳庫的估算值差別巨大。?

比如，同樣是對中國有機碳庫（1米厚）的估計，有的科學家估算為500億噸，有的則估算為1807億噸，最高者與最低者竟相差3倍以上。為什么會出現這樣的狀況？???????? ????

據夏學齊介紹，當前土壤有機碳估算的方法主要有直接估算法和間接估算法。直接估算法是依據主要土壤類型或植被類型的空間分布及各土壤類型的平均碳儲量來進行估算。這種方法存在的問題是，它只能反映不同土壤類型或生態系統類型之間的土壤有機碳儲量的差異，而不能很好地反映同一類型內部的空間差異性。土壤實測的結果表明即便是同一類型的土壤，有機碳依然具有很大差異，要更準確地刻畫土壤有機碳的空間差異性需要更多的土壤實測數據。???????? ????

因而，在實測數據有限的情況下，許多科學家在進行區域尺度的土壤有機碳估算時都會采用基于生態系統碳循環過程模型的間接估算法。但問題依然存在，受知識和數據的限制，在間接法中一些具有空間異質性的模型參數常被簡化為常數，大大影響了土壤有機碳估算的精確性。???????? ????

很顯然，由于數據來源和使用方法的不同，科學家們對土壤碳庫的估算出現了巨大的誤差。???????? ????

夏學齊表示，盡管各家估算的數值存在較大差異，但有一點是可以肯定的：土壤碳庫非常巨大，是幾倍于大氣碳庫和植被碳庫的。比如，美國地質調查局的科學家發現，目前美國48個相互連接的州，土壤碳庫中儲存有730億噸碳，加上森林中儲存的170億噸碳，比美國目前燃燒化石燃料產生的二氧化碳排放量50年的總和還要多。???????? ????

需要注意的是，土壤碳庫和土壤碳匯不是一個概念：土壤碳庫是土壤中碳的存儲量，土壤碳匯則是指土壤從大氣中吸收并儲存二氧化碳的過程、活動和機制。其實，土壤既可能是碳匯也可能是碳源。???????? ????

在生物地球化學和地球化學作用過程中，地表土壤通過呼吸、河流侵蝕搬運、植物光合作用與動植物殘體凋落等各種途徑，使有機碳在土壤—大氣、土壤—生物和土壤—河流（海洋）等之間進行著頻繁的交換，其出和入的數量是受各種因素干擾制約的。對于某個區域的土壤來說，當釋放的碳大于吸收的碳時，它就是碳源；當吸收的碳大于釋放的碳時，它就成了碳匯，當然，就像海綿吸水一樣，土壤的碳匯是有極限的，這個極限容量決定了該地區土壤的固碳潛力。???????? ????

文獻資料表明，土壤與大氣間碳的年交換量高達600億～800億噸，是每年石油和煤等化石燃料燃燒釋放碳量的12倍～16倍。由于土壤碳庫幾倍于大氣碳庫，因而在陸地生態系統碳循環中，土壤碳的微小變化可能引起大氣二氧化碳濃度的較大變異。有計算表明，如果全球土壤有機碳在目前的水平上增加1％，土壤固定的有機碳將增加150億噸左右。??