史学正、赵永存和于东升  中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室

2009年12月7日上午，被称为第二次世界大战以来最重要国际会议的联合国气候变化大会在丹麦的哥本哈根开幕，会议旨在对《京都议定书》第一承诺期2012年到期后为全球温室气体减排等问题作出新安排。中国是发展中国家，目前暂时不承担减排义务，但在哥本哈根气候会议召开前夕，我国宣布了清晰的量化减排目标，到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，显示了中国力促哥本哈根大会取得成功的认真态度，以及为人类应对气候变化所做的重大承诺。

《京都议定书》3.4款提出可以通过增加生态系统碳库来补偿经济发展中的碳排放。如果我国陆地生态系统、特别是土壤圈存在巨大的碳汇潜力，不仅可能冲抵我国的排放，而且可能为我国在碳交易市场上获利。

在陆地生态系统碳库中，农业土壤碳库强烈受人为活动干扰，其碳库可以在5－10年时段上快速调节，通过农艺管理措施可改变农田土壤碳库状况。据韩冰等2008年发表论文报道，若秸秆还田能全面落实，我国仅秸秆还田措施每年即可固碳42.23Tg；而我国农田土壤施用有机肥后的土壤固碳速率为41.38 TgC/年。采用免耕措施后我国农田土壤固碳速率将增加到3.58TgC /年，是现在固碳能力的3倍。目前我国保护性耕作面积仅占全国耕地面积的0.1％，美国、加拿大、英国、德国、法国、澳大利亚和日本等发达国家20世纪60年代基本实现了农业机械化，保护性耕作和机械化的免耕覆盖模式已兴起。这些国家通过40多年实施这些耕作措施，农田土壤已固定相当多的碳，继续固碳可能性要比40年前小得多。而我国除东北地区外，耕地土壤的有机碳含量本身都较低，要比欧美国家大约低30%。我国大范围的农业机械化才起步，保护性耕作和机械化的免耕覆盖模式在局部地区实施才几年，因此，我国农田生态系统的固碳潜力要比发达国家大得多。综合来看，在不考虑不同农业技术措施间对农田土壤固碳协同或拮抗作用的条件下，粗略估计我国仅秸秆还田、合理施肥和保护性耕作三项措施的全面推广和应用，农田土壤的固碳速率就可达到182TgC /年，从2005年到2050年大约可以固定碳8.19Pg。

据史学正等2009年发表论文报道, 通过侵蚀土壤与当地残存的原始森林土壤对比结果表明，江西省兴国县轻度、中度和强度侵蚀土壤恢复后的固碳潜力为10.01Tg，根据这个结果粗略估算中国165万平方公里水蚀面积全部治理后，土壤固碳潜力为8.14Pg C。此外，由于大气CO₂浓度升高，提高了光合效率，增加光合产物，从而增加向土壤输入有机质。据Lichter等2008年和Xie等2005年发表的论文，基于草地、森林以及农田等生态系统在CO₂倍增后土壤表层有机碳含量变化观测结果，并以目前我国不同生态系统土壤有机碳储量（Yu等 2007年）进行估算，在2050年控制CO₂浓度达到500ppm时，我国农田、草地和森林生态系统土壤将分别固定有机碳149Tg、61Tg和3.18 Pg，共计3.39Pg C。

美国土壤学家Lal粗略估算认为中国农田土壤固碳速率为25-37TgC/年，林地固碳速率为14-29 TgC/年，草地的固碳速率为20-40 TgC/年。未来50年，中国土壤总的固碳潜力为12Pg (Lal, 2002; 2004）。而我们认为，我国仅农田土壤在秸秆还田、合理施肥和保护性耕作三项措施全面推广和应用条件下，到2050年就大约可以固定8.19 Pg碳，而随着退耕还林、测土配方平衡施肥、土壤侵蚀恢复等政策的大规模实施和推广，对于提高我国土壤固碳潜力也有很大的促进作用，此外，由于CO₂浓度升高本身对土壤固碳潜力提升的激励效应也不可小视，因此，综合客观来看，我国土壤固碳潜力至少为19.72 Pg碳, 比1980年代初中国土壤碳库增加约22% （1980年代中国土壤碳库为89.14Pg）。

尽管我国土壤固碳潜力巨大，有助于在一定程度上缓解温室气体排放，但土壤这些固碳潜力的发挥则需要强大技术和资金支持才能真正实现，中国作为一个发展中国家还基本处在传统农业种植阶段，相关土壤固碳技术手段还比较落后，尽管国家在技术和资金都极为有限的条件下还开展了大规模的秸秆还田、退耕还林、水土保持等示范和推广工作，但技术和资金瓶颈还难以突破。相反，发达国家已经在这些方面积累了丰富的经验并有雄厚的资金基础，但发达国家以知识产权保护为由，不愿意将技术与发展中国家分享，因此，很大程度上限制了相关的技术转移，更不要说资金支持了。在《京都议定书》和《巴厘岛行动计划》框架下，要实现中国土壤固碳潜力的充分发挥，进而降低温室气体排放量，发达国家除了要拿出合理的量化减排目标外，还必须拿出诚意，以技术和资金的支持方式实质性的促进发展中国家的温室气体减排，这才能够真正体现“共同责任但有区别”的原则，否则中国土壤固碳潜力难以在短时间充分发挥作用。

 

 

图  中国土壤有机碳密度（0-100cm）分布