与能源和工业部门的二氧化碳减排措施相比，生物固碳安全、有效、经济并兼有巨大的生态功能。在日前举行的以“温室气体控制技术及关键问题”为主题的第279次香山科学会议上，与会学者就生物固碳的相关科学问题展开了研讨。

    生物固碳备受国际关注

    工业革命以来，由于大量化石燃料的使用，森林过度砍伐和草地开垦等造成了温室气体特别是二氧化碳浓度明显增高，温室效应所导致的全球气候变化日渐显现。1992年5月在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会通过了《联合国气候变化框架公约》，缔约方于1997年12月又进一步制定了《京都议定书》，对发达国家温室气体减排设定了强制性目标。虽然发展中国家在《京都议定书》第一期行动中无需承担强制性减排义务，但中国作为温室气体排放的第二大国，随着经济的发展和人口的增加，将面临越来越大的减排压力。同时，气候变化对中国生态环境和社会经济的负面影响日渐凸现，迫切需要采取应对措施，减少温室气体排放。

    中国科学院植物研究所张新时院士介绍说，以二氧化碳为主的温室气体减排，可以通过二氧化碳减排和固碳两种方式来实现。所谓固碳也叫碳封存，指的是增加除大气之外的碳库的碳含量的措施，包括物理固碳和生物固碳。物理固碳是将二氧化碳长期储存在开采过的油气井、煤层和深海里。

    植物通过光合作用可以将大气中的二氧化碳转化为碳水化合物，并以有机碳的形式固定在植物体内或土壤中。生物固碳就是利用植物的光合作用，提高生态系统的碳吸收和储存能力，从而减少二氧化碳在大气中的浓度，减缓全球变暖趋势。生物固碳包括通过土地利用变化、造林、再造林以及加强农业土壤吸收等措施，增加植物和土壤的固碳能力。生物固碳是固定大气中二氧化碳最便宜且副作用最少的方法，生物固碳在减缓气候变化、实现人类可持续发展方面具有重要的意义，也因此备受国际社会关注。

    专家介绍说，近年来国际已经开展了广泛的生物固碳技术开发与应用，主要包括以下三个方面：一是保护现有碳库，即通过生态系统管理技术，加强农业和林业的管理，从而保持生态系统的长期固碳能力；二是扩大碳库来增加固碳，主要是改变土地利用方式，并通过选种、育种和种植技术，增加植物的生产力，增加固碳能力；三是可持续地生产生物产品，如用生物质能替代化石能源等。

    变废为宝

    农业是全球重要的温室气体排放源，其中主要是二氧化碳。欧美国家由于畜牧业和农业的生产量稳定和管理技术的发展，农业温室气体排放总量下降。但发展中国家由于仍然是耕作农业，施肥强度高，农业温室气体排放量仍将增加，控制农业温室气体排放面临严峻挑战。

    南京农业大学教授潘根兴说，秸秆与粪肥都是农业废弃物，过去多被燃烧和施放与环境。国内最近的一些研究证实，施用秸秆还田和施用猪粪等不但可以大大提高产量，减少化肥的使用量，而且提高了土壤的有机碳库，从而提供了增加的碳库和减少了温室气体的排放。研究表明，农业有机废物配施化肥下的稻田生态系统效应，是通过改善土壤的物理结构和生物生境等来实现的。在这种条件下，土壤有机碳矿化潜力降低，产生甲烷细菌的多样性使甲烷产生和释放强度大大降低，稻田总的温室气体释放明显受到抑制。

    张新时认为，耕作土壤是有着巨大固碳潜力的碳库，应该通过各种技术来增加其固碳量，为温室气体减排和减缓全球气候变化服务。国际农业已经走向固碳农业，国际粮农组织、美国、欧盟等纷纷发起研究农业土壤固碳途径，开发固碳农业技术体系，加强评估国家农业固碳能力与固碳效益，以争取最大利益。将碳保留在土壤中，在减少二氧化碳等温室气体排放的同时增加了地力、保证了农业的稳产。

    潘根兴说，改善更低的养分、耕作制度和秸秆还田、粪肥利用等，被认为是减排温室气体的最有潜力的途径之一，但还需要对稻田的生态系统过程协同机制等基础问题进行研究。秸秆和粪肥等废弃物的利用，通过循环农业促进了稻田生产力的提高，可以起到生物固碳和提高循环碳库的作用，从而贡献于农业途径的温室气体减排。

    生物固碳潜力大

    张新时介绍说，森林系统具有强大的碳吸收能力，草地与农田土壤有机碳库在固碳方面的作用也十分显著。

    森林是陆地生态系统的主体，具有显著的固碳功能，在减缓全球气候变化中有着不可替代的地位和作用。据估算，陆地碳汇中约有一半储存在森林生态系统中，中国森林储碳量在20世纪70年代末期约为43.8亿吨，在最近20年，中国森林植被吸收二氧化碳的功能明显增强，20世纪90年代末期达到47.5亿吨。但我国森林的平均碳密度仍远远低于世界平均水平，现有森林生态系统的实际储碳量也只达到潜在的植物储碳量的一半左右，固碳潜力还很大。

    草地作为陆地植被巨大的碳库，在减少和固定二氧化碳过程中具有重要功能。在各种陆地生态系统中，气候变化将首先对草地生态系统产生影响。天然草地覆盖了几乎20%的陆地面积，中国是世界第二大草地大国，草地碳库蓄碳量将是十分可观的。从1980年到1994年，全国耕地土壤有机质从1.8%提高到了2.01%，平均每年提高0.014%，但仍具有很大的固碳潜力。假设采取综合措施，有望在30年内使土壤有机质提高30%～40%，仅耕地一项的固碳，就相当于美国和加拿大两国的总和。