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王效科等:影響造林及農田生態系統固碳效果的因素

2019-10-22
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  森林、草地等自然生態系統和農田生態系統的固碳作用一直受到科學家的重視并進行了不少相關研究。

  事實上,在全球人口急劇增加、土地面積日益緊張、森林砍伐日益嚴重的情況下,使用造林和再造林來增加固碳也將面臨更多的挑戰。

  影響造林和再造林固碳效果的因素是:缺乏投資資本和反營利的激勵措施、土地所有制問題、技術、研發和轉讓以及缺乏適當的政策激勵措施。

  造林和再造林項目面臨著特殊的資本和市場風險,即在現有的CDM(清潔發展機制)下,其所獲得的碳資產是有時間限制的。對于固碳效果的核證每5年才進行一次,從而使得項目的資本可行性受到考驗。實施造林和再造林項目本身需要大量的資金支持,另外還需要大量的資金為當地居民減少森林砍伐做出補償,尤其是一些涉及貧困農民的項目,業主無法等滿5年才補償農民因土地利用變化而遭受的損失。

  短暫性碳資產的另一個問題是關于購買者的沖抵期限。根據現有的CDM規則,林業碳資產只能在它們到期以前用以沖抵碳排放。可是現在人們對于未來的氣候變化制度框架如何演變尚不得知,相對于永久性的碳資產來說,臨時性的林業碳資產當然不具備吸引力。造林和再造林不是簡單的一次性投資,林木必須進行適當的撫育和管理才能確保投資的長期成功。

  造林和再造林固碳項目開發的潛力受到與造林和再造林土地利用規則相關技術支持的制約,如土地的合格性、土地使用權期限、項目邊界和土地管理等。證明土地的合格性需要花費不少的資金,需要有專門的技術和知識,以及針對土地利用類型的專門調研報告。如果評估能力較低,則會造成造林和再造林固碳項目的延遲。法定的土地使用權期限要求也是一個障礙,因為申請土地使用權是一個相當費時的事情。

  造林和再造林固碳項目還具有因活動轉移、市場泄漏、排放轉移和生態泄漏造成的固碳泄漏等情況。造林和再造林活動建立的森林植被所吸存的二氧化碳也會因采伐、毀林、病蟲害、氣象災害、地質災害等人為或自然的原因而重新釋放到大氣中,從而導致造林和再造林活動的碳匯效益發生逆轉,使造林或再造林活動碳匯具有非持久性。

  POA 是CDM項目類型中的規劃類項目。這種規劃方案活動規則的確立對造林和再造林固碳項目來說是一個好消息,因為該方法與時常變化的土地利用方式更兼容。

  盡管前路漫漫,但林業碳資產的窗口已經打開,市場的制度框架也已初具雛形,基于過去的經驗,一些國家在林業項目開始了POA的嘗試。然而,要提高需求者的信心,仍需要更積極的市場建設。這樣的市場建設會為邊遠地區帶來環境、社會和經濟的多重效益。

  接下來談一談農田生態系統的固碳作用。

  與森林、草地等自然生態系統相比,農田生態系統土壤碳庫受人類活動的影響更大,它是陸地生態系統碳庫中最活躍的部分。農田作物通過光合作用吸收二氧化碳固定在作物體內,農田作物收獲時,移走的作物地上部分或者還田,或者供人、畜食用分解,其絕大部分固定的碳在短時間內重新以二氧化碳形式釋放,并返回到大氣中。未移走的作物的地上部分和地下部分死亡分解,并把碳以腐殖質的形式輸入到土壤。土壤中的碳通過生物擾動和下茬作物根系生長,帶入到底層土壤,形成有機礦物質從而可以穩定土壤結構、提高土壤質量。因此,農田生態系統對大氣二氧化碳濃度的凈貢獻最終取決于土壤的固碳能力。

  另外,人們為了獲得高產不僅向農田中施入有機肥,直接增加農田土壤碳含量,而且還采取一些農業措施,如施用氮肥或復合肥料、選取優良品種、完善田間管理等,進而提高作物生產力,增加作物生物量。作物生物量的增加,使輸入到土壤中的碳也隨之增加。

  灌溉在農業活動中是必不可少的。那么,灌溉對農田生態系統固碳有什么影響呢?一方面,灌溉能夠補充作物生長所需的水分,促進作物生長,提高微生物活性,增加作物生物量和生產力,從而增加土壤有機碳輸入,提高農田生態系統固碳能力。另一方面,微生物活性的提高有助于促進土壤呼吸,從而增加土壤碳的釋放。總體上來說,如果農田有機物質循環速度適宜,那么灌溉措施就具有巨大的固碳潛力。

  在干旱區,水分是制約農作物生長的關鍵因素,因此干旱區灌溉農田的固碳效果可能更加顯著。另外,不合理的灌溉容易導致農田土壤鹽堿化,鹽堿化的土壤結構嚴重退化,水鹽失衡,阻礙作物生長,降低作物生產力,減少土壤有機碳的輸入。

  因此,合理的灌溉可以增加農田土壤固碳,而不合理的灌溉容易造成碳的損失。與旱田種植比較,灌溉水田的土壤有機碳更高,這充分說明灌溉可以提高土壤固碳能力。

  總之,森林、草地、灌叢、農田等陸地生態系統在調節全球碳平衡和減緩全球氣候變化中起著重要作用,值得我們深入研究。

  (作者單位:中科院生態環境研究中心)

打印 責任編輯:侯茜
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