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《油棕榈种植园的热带泥炭地碳损失可能被低估：新的研究揭示了原先碳计算的局限性，并提出改进方案》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： chenfang
  • 发布时间：2015-07-23

  • 美国明尼苏达大学进行的研究表明，泥炭地 - 涝，有机土壤 - 已经发展了几千年的碳存储系统。在东南亚，泥炭沼泽森林覆盖约25万平方公里，土地面积约密歇根州的大小。对于排油棕榈种植园的热带泥炭可能导致近两倍的碳损失。这项对热带泥炭地种植碳平衡的综合分析，发现长期地下水位深度（从土壤表面到水面的距离）和土壤碳流失率之间的相关性。这一发现表明，泥炭地下水位监测可以帮助企业更准确地衡量其温室气体排放量。作者强调，减少温室气体排放的泥炭需要防止种植面积扩展成完整的泥炭沼泽森林。

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相关报告

  • 《低强度的火灾增强了泥炭地的长期碳保持能力》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2020-05-25
    • 高强度的火灾可以摧毁泥炭沼泽，并导致它们将储存的大量碳作为温室气体排放到大气中，但杜克大学(Duke University)的一项新研究发现，低强度的火灾会引发相反的结果。 较小的火灾有助于保护储存的碳，并增强泥炭地对碳的长期储存。 潮湿泥炭的flash加热表面那么严重火灾化学改变土壤斑块的表面粒子和“本质上创建了一个外壳,使微生物很难达到内部的有机物质,”Neal Flanagan表示访问杜克湿地中心的助理教授和杜克大学的尼古拉斯学校环境。 这种反应——弗拉纳根称之为“焦糖布丁效应”——可以保护受火灾影响的泥炭不腐烂。随着时间的推移，这一保护性屏障有助于减缓泥炭地储存的碳以导致气候变暖的二氧化碳和甲烷的形式释放回环境的速度，即使在极端干旱时期也是如此。 杜克湿地中心主任柯蒂斯·j·理查森(Curtis J. Richardson)说，通过记录从明尼苏达州到秘鲁的泥炭地土壤的这种效应，“这项研究证明了火在从半北极区到热带的广阔纬度梯度上保护泥炭所起的重要而微妙的作用，但仍被忽视。” 理查森说:“这是第一次有任何研究能够证明这一点，而且它对利用低强度火灾管理泥炭地具有重要意义，特别是在野火和干旱日益增多的时候。” 研究人员在5月10日的《全球变化生物学》杂志上发表了他们的同行评议的研究结果。 泥炭地是湿地，只覆盖了地球3%的土地，却储存了地球三分之一的土壤碳。如果不受干扰，它们可以将碳封存在有机土壤中数千年，这要归功于一种叫做酚类和芳香类的天然抗菌化合物。杜克大学研究小组的早期研究表明，这种化合物甚至可以防止更干燥的泥炭腐烂。然而，如果一场阴燃的、高强度的火灾或其他重大扰动破坏了这种自然保护，它们就会迅速从碳汇转向碳源。 为了进行这项新的研究，弗拉纳根和他在杜克湿地中心的同事监测了美国鱼类和野生动物服务机构2015年在北卡罗来纳州东部的pocosin湖国家野生动物保护区禁止焚烧泥炭地pocosin，或灌木覆盖的湿地沼泽。通过现场传感器，他们测量了火灾持续时间内的强度变化，以及它对土壤湿度、表面温度和植被覆盖的影响。他们还对火灾前后采集的土壤有机质样本进行了化学分析。 随后，他们在明尼苏达州、佛罗里达州和秘鲁亚马逊流域的泥炭地进行了受控实验室测试，复制了北卡罗来纳大学火灾的强度和持续时间，并使用X?射线光电子能谱和傅里叶变换红外能谱。 分析表明，低烈度火灾增加了土壤样品的碳凝聚和芳构化程度，特别是从泥炭地表面采集的土壤样品。换句话说，研究人员在每个纬度的样本中都发现了“焦糖布丁效应”。 长期实验室培养的燃烧样本显示，在测试后的1-3年内，来自泥炭的累积二氧化碳排放量较低。 弗拉纳根说:“一开始，会有一些碳的损失，但长期下去，你会很容易抵消掉，因为促进腐烂的微生物的呼吸作用也会减弱，所以泥炭的分解速度会慢得多。” 在全球范围内，泥炭地储存着大约5600亿吨的碳。这与所有森林中储存的碳总量相同，几乎与大气中发现的5970亿吨碳总量相当。 “改善我们管理和保护泥炭地的方式是至关重要的考虑到他们在地球碳预算的重要性和全球气候变化改变自然火政权,”理查森说,“这项研究提醒我们,不仅仅是一个破坏性的异常在泥炭地,它也可以是一个有益生态的一部分,对碳吸积有积极的影响。” 弗拉纳根和理查森与杜克湿地中心的研究员王宏军和斯科特·温顿一起进行了这项研究。温顿还在苏黎世联邦理工学院生物地球化学与污染物动力学研究所和瑞士联邦水产科学与技术研究所任职。 主要资金来自美国能源部科学办公室陆地生态系统科学部(拨款#DE-SC0012272)。其他支持来自杜克大学湿地中心捐赠基金和杜克大学共享材料仪器设备设施。
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  • 《科学家们记录了泥炭地变暖导致的碳快速流失》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2020-07-29
    • 美国能源部橡树岭国家实验室的科学家证明了气候变暖和泥炭地生态系统中的碳损失之间存在直接关系。他们发表在AGU Advances杂志上的研究为未来可能出现的情况提供了一个机会，届时泥炭沼泽中大量储存的碳可能会以温室气体的形式释放到大气中。 泥炭地目前覆盖了地球陆地面积的3%左右，并至少含有全球土壤碳的三分之一——比世界森林储存的碳还要多。 泥炭沼泽特别善于锁住碳，因为寒冷、潮湿、酸性的环境保存了数米深的古代植物层。科学家们有了强烈的兴趣在这些巨大的碳储量,质疑程度和速度的热,干燥条件在泥炭沼泽可以触发微生物过程释放碳的形式向空气中二氧化碳和甲烷,进一步变暖周期的气体在大气中吸收热量。 进入能源部的云杉和泥炭地在变化环境下的反应，或云杉项目，一个独特的整个生态系统操纵实验在明尼苏达州北部的森林。SPRUCE公司使用一系列围栏将大片泥炭地暴露在五种不同的温度下，其中温度最高的房间在地表以上和地下深处升高约16华氏度。一半的防护罩二氧化碳含量也升高了。 这个未来主义的实验让科学家们能够测量这个生态系统以前从未经历过的条件的影响，为未来可能的气候提供一个一瞥。 “由于能源部在大规模实验上的投资，我们已经能够研究整个生态系统在温度范围内的变暖，这是不能从历史数据中推断出来的，”ORNL的生态系统科学家和云杉项目协调员Paul Hanson说。“在这样做的同时，我们有证据表明，碳损失将被预测为未来迅速变化的泥炭地系统。” 汉森和他的同事研究了三年的云杉数据，追踪了植物生长、水和泥炭水平、微生物活动、细根生长和其他控制碳进入和离开生态系统的因素的变化。这些摄入和产出共同构成了所谓的碳预算。 研究发现，仅仅在三年时间里，所有变暖的沼泽区都从碳蓄积器变成了碳排放器——这标志着第一次用整个生态系统的地块来记录这些变化。即使是在最温和的变暖水平(比环境温度高4华氏度)，沼泽性质的这种根本性转变也会发生，显示出碳损失率比历史累积率快5到20倍。 温度升高直接导致碳排放增加，在实验中加热的区域中，温度最高的区域排放的二氧化碳和甲烷最多。科学家们惊奇地发现热量和碳损失之间存在这样的线性关系。 汉森说:“这对生物学数据来说是一个非常紧密的关系。”“这些结果在我们允许自己思考的假设范围内，但是碳损失对温度的敏感性有点令人吃惊。” 作为该生态系统的关键物种，泥炭藓的减少是造成净碳损失的主要原因。ORNL的同事Richard Norby在之前的一项研究中详细描述了泥炭中积累碳的作用，以及随着气候变暖使沼泽干涸，泥炭可能会不可逆转地腐烂。 云杉数据将为美国能源部能源百亿亿次地球系统模型项目提供一个新的湿地模型，该项目使用高性能计算来模拟和预测对能源部门至关重要的环境变化。与云杉数据相比，湿地模型准确地预测了温度效应，但高估了二氧化碳升高的影响，云杉数据经过三年处理后，没有显示出显著的生态系统水平效应。
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