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碳在土壤中的奥秘(二):地球上到底有多少碳被土壤保管?

已有 1152 次阅读 2020-5-14 01:53 |系统分类:科普集锦

碳在土壤中的奥秘(二):地球上到底有多少碳被土壤保管?

徐英德丁凡

沈阳农业大学土地与环境学院

地球上有多少碳被土壤保管?这个问题就像问天上有多少颗星星一样,其实并不好给出标准答案。土壤分布在世界的各个角落,把所有土壤中的碳含量全部测定一遍显然是无法实现的。所以,科学家们一直尝试通过测定一小部分土壤碳的含量而估算出全球土壤中的总碳量。但可想而知,这个过程也会困难重重,首当其冲的就是土壤的异质性给我们带来的挑战。土壤是地球的皮肤,我们人类身体各个部分(头、手、足等)的皮肤尚且不同,更何况是地球这么一个庞然大物。世界各地的土壤可以说千差万别,不同的厚度、密度、水分、植被、温度等都会影响到对碳储量的准确评估。

从上个世纪50年代开始,便有科学家开始对土壤碳储量进行估算。大部分的人都会以土壤深度为1 m为界限,因为土壤中的碳大约有75~90%分布在1 m以内。到目前为止,已经出现了很多版本的估算结果。虽然这些结果都不尽相同,但大体的数量级都是一致的,说明这些数据还是可信的。在公布这些答案之前,还有一件事情需要解决——寻找一个适合它的单位,毕竟这个数目是十分庞大的,如果采用常见的g或者kg的话,那需要写很多很多的0,所以找一个合适的单位来进行衡量是十分必要的。通常,PgGt是应用比较多的两个单位,两者均为1015 g,也就是十亿吨,只不过Pg强调的是多少g,而Gt强调的是多少吨。

在大部分土壤中,碳只占其中的一小部分,但毕竟土壤在整个地球上有着广泛的分布,所以碳的总量是十分可观的。土壤中(1 m内)大约有2500 Pg的碳,包括1550 Pg有机碳和950 Pg无机碳(图1)。这个数量虽然远远比不上富甲天下的海洋(38400 Pg),但在陆地上可以稳稳地坐上第一把交椅。土壤的碳储量要比地球上所有植物(620 Pg)和大气(820 Pg)的碳量之和还要多,可想而知,万一哪天土壤因为人类的虐待而发脾气抛弃一部分碳,那大气中的二氧化碳含量便会迅速升高,给全球气候变化带来不可估量的恶果。

此外,土壤有着形形色色的类型(图2),就像世界上的人种一样,不同的土壤类型具有不同的特征,有的特征是从娘胎里带来的(如母质),有的特征是后天生长过程中遭受风霜雨雪等的洗礼造成的。同时,伴随着土壤的发育过程,也塑造了不同的碳分布特征。比如,比较干旱的土壤中会保存更多的无机碳,而比较寒冷潮湿地区则会保存更大比例的有机碳,大约一半的有机碳分布在了冻土有机土和始成土中。

总的来说,土壤中所保管的碳是地球母亲所赋予的宝贵财富,我们人类也应该共同帮助土壤呵护好这份资源,以免落入大气之手,而带来无可挽救的灾难。


1 全球各生态系统碳储量

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2 各土壤类型碳储量



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2 丁凡 高晓丹

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