植被有助于长期碳封存吗?

Question

我们知道植被可以隔离二氧化碳₂在它的叶子里。这种碳封存大部分是暂时的，因为当植物死亡时，其中大部分会以CO的形式释放回大气中₂．如果它在冰冻地区死亡，它可能被封存在永久冻土中，但即使这样也可以释放出来。

如果它死了，一些碳被带入河流，然后将其碳沉积到海洋盆地呢?

Answer 1

这是上个星期加拿大的新闻:

• 碳抵消业务:2013年:一对夫妇将自家土地改造为“碳农场”。
• 在建筑中使用更多快速生长的树木作为长期隔离:木制的摩天大楼。

从《京都议定书》关于这一领域的规定来看，这份文件还提供了一些关于加拿大的很好的细节:该部保护安大略省的生物多样性，同时促进资源部门的经济机会，并支持户外娱乐机会。

关于这个空间的思考:

1. 植被恢复最终应该会达到稳定状态，但大多数方法依赖于世界范围内已经发生的大量森林砍伐——将这些经常未使用的农田重新用于森林，会增加每公里^2的总生物量，从而增加地球生物量碳汇的总规模。
2. 种植快速生长的生物量(某些类型的树木、竹子等)用于新型/混合建筑材料是有希望的，因为这种非自然地将碳在更长的周期内捆绑在一起(稳态被推得更远——因此是一种改进)，理想地减少对钢铁等材料的依赖。

回到你的问题:河流和海洋吸收有机物并延迟其重新释放到大气中的时间的想法当然是正确的，但这是另一种具有稳态的东西(或者至少是一种不会看到大量生物量进入海洋和河流，并在它们腐烂和改变水的化学物质时破坏它们)。简而言之，我不认为这方面有太多的争论是有意义的/可衡量的。

一个很好的思考练习:如果我砍倒整个大陆的树木并重新种植，把所有被砍下的生物量都倒进海洋——净效果会是什么?

Answer 2

不太可能，但理论上是可能的。当树木碎片进入大海时，它们会氧化并释放二氧化碳。在我们看来，这似乎是“腐烂”和分解。树叶不可能成功，尽管它们可能会被埋在河流沉积物中。树干。一旦它们到达公海，就会被水淹没，沉入海底或大洋底部。然后，它们要么掉入缺氧的底层水域(水流受限=氧气非常少，如果有的话)，要么被切断氧气的沉积物迅速掩埋。

一般来说，当我观察海洋沉积物时，我还没有看到木头化石。不过，我确实在河流三角洲沉积物等地方看到了化石木材。西约克郡石炭纪砂岩)。

Answer 3

矛盾的是，将植物生物量中的部分碳长时间锁在土壤中的一种方法是燃烧。虽然燃烧植物中的大部分碳确实会变成烟雾，重新变成CO₂在美国，只有一小部分——大约1%到5%——变成了灰烬和木炭，统称为碳黑碳或者热原碳。

一旦形成，这种黑碳可以在土壤中停留很长一段时间(半衰期以数千年为单位)，因为它基本上是无机元素碳，不容易被微生物分解。其中一些还可以通过空气和/或河流进入湖泊和海洋，在那里它可以被锁定在沉积物中更长时间。

例如，引用福布斯，Raison & Skjemstad，黑碳(木炭)在陆地和水生生态系统中的形成、转化和运输，全环境科学370(2006)，第190-206页(PDF)：

“BC[=黑碳]在陆地土壤中可占OC[=有机碳]的40%，在深海沉积物中占OC的12%至31%，并且土壤中的放射性碳年龄超过数千年。因此，BC似乎有一个重要的半衰期，以数千年为数量级。这种相对惰性意味着，在森林、稀树草原和草原火灾期间，预计<3%的碳转化为BC，必须被视为全球碳循环的一个重要组成部分，其周转非常缓慢。”

近年来，人们对有意将生物质转化为黑碳越来越感兴趣，通常被称为黑碳生物炭在这种情况下。这种人工炭化可以实现比自然燃烧高得多的转化率，约为50%左右，同时允许剩余的生物质转化为沼气和/或直接转化为能源。由此产生的生物炭可以混合到农场土壤中(在那里它可以明显地提高保水能力和pH值，并以其他方式改善土壤质量)，或者它可能被倾倒到海洋中进行长期储存。

所有这些使得生物炭生产成为一个非常有吸引力的命题。这几乎是一个环境工程师的梦想成真-一个发电厂/沼气发电机负网络有限公司₂排放速度，有效地燃烧碳氢生物燃料中的氢以获取能源，同时将碳锁定为惰性形式，作为蛋糕上的糖霜，然后作为土壤改良材料出售。当然，就像新兴技术一样，它并非完全没有实际问题，但它确实显示出了希望。

附注:当然，还有其他机制可以使生物量中的碳长期被锁定。例如，在泥炭沼泽，死去的苔藓和其他植被不会因为低pH值和缺氧而正常腐烂，而是以泥炭的形式堆积起来。这也可以将其中的碳隔离数千年——当然，前提是没有讨厌的人类出现把它挖出来烧了．

Answer 4

植被在碳封存中的重要作用与地下发生的情况有关。植物根系是植物生物量的重要组成部分，即使植物死亡或被收获，根系仍保留在土壤中。植物也通过根部向地下散发有机碳，部分是为了与微生物共生。据估计，表层3米的土壤/沉积物含有约2344pg的有机碳，比大气和地上植被的总和还要多(Jobbagy和Jackson，生态应用10(2):423- 236,2000)。较深的底土虽然不如表层土壤肥沃，但也含有大量的有机碳。这些碳大部分来自植物，或直接(通过落叶和根分解、根分泌物等)或间接(通过依赖于植物碳的地下生物，如细菌或真菌)。其中一些碳通过微生物降解迅速循环回到大气中，但部分碳通过各种机制免受降解，或移动到更深的区域，从而长期隔离。所以，是的，植被可以促进长期的碳封存，尽管主要是通过其他机制，而不是你提出的河流运输和海洋沉积。

Answer 5

植物物质分解，部分被有氧消化(再次释放二氧化碳)，但部分形成胡敏酸．后者是表土的很大一部分。以这种形式，碳可以在地下封存很长一段时间。