只有额外的碳储存在了土壤中,或与通常情况相比额外储存了碳,才与气候变化缓解有关。因此,土壤碳固存不同于SOC库存(C sequestration not SOC storage)。土壤有机碳固存C sequestration 指的是大气中的碳到土壤中的净通量。碳汇storage是一个随时间变化的过程,而碳库stocks是一个静态概念。
碳固存和SOC库存(C sequestration and SOC storage)常常被混用,但两者有本质区别。SOC storage既可以指一个量(即土壤有机碳的量),也可以指一个过程(即土壤有机碳库存随时间增加)。然而,只有当SOC的增加伴随着从大气中净移除碳时,才构成了真正的C sequestration。绕晕了没???
碳(C)固存这一术语不仅仅成为了一个流行词,还引起了科学传播者和媒体的极大关注。碳固存是指将大气中的碳移除并储存在例如土壤中的过程。它有潜力部分抵消人为温室气体排放,因此是全球气候变化缓解之谜中的一个重要部分。然而,“C固存”这一术语常常被误用,虽然可能无意,但这可能导致持续的偏见结论和对其在气候变化缓解努力中的贡献的夸大预期。
土壤具有相当的固碳潜力,但许多土壤也处于持续的碳损失状态。在这些土壤中,增加土壤碳的措施可能只会导致减少碳损失(碳损失缓解),而不是实现真正的碳固存和负排放。
通过对100篇近期同行评审的关于土壤碳的论文的审查,发现只有4%的论文正确使用了“C固存”这一术语。此外,13%的论文将碳固存等同于碳储量。该综述还发现,当考虑到非二氧化碳温室气体和渗漏时,导致碳固存的措施并不总是导致气候变化得以缓解。
该论文强调了错误使用“C固存”术语时可能出现的陷阱,并呼吁在未来正确使用这个术语。为了避免未来在科学家和利益相关者群体之间的沟通误解,建议修订和提出新的术语来清晰区分土壤中的碳固存、SOC(土壤有机碳)损失缓解、负排放、气候变化缓解、SOC储存和SOC增加 (C sequestration in soils, SOC loss mitigation, negative emissions, climate change mitigation, SOC storage, and SOC accrual)。
土壤有机碳(SOC)在时间和空间上是动态的,持续地被构建但也不断地被分解和矿化。土壤中存在有机碳和无机碳,但本文的重点是SOC,因为这是科学和政治讨论的主要领域。SOC包括所有已死亡的土壤中的有机物质。SOC储量的变化相对于现有的大量SOC储量而言是小的。生物量以地上和地下的枯落物形式进入土壤,包括木质材料,从而更新SOC库的一部分。同时,微生物分解SOC,将一部分碳以CO2的形式呼吸释放到大气中。因此,观察到的SOC储量变化主要是两个主要通量的结果:进入土壤的净初级生产分数,例如作为枯落物,以及从土壤释放C的呼吸通量。这两个通量的差异被称为土壤的净碳平衡。净平衡随时间而变化。如果净碳平衡为正,则土壤吸收碳。如果由于减少大气碳而相对于初始SOC增加了土壤碳,则实现了碳固存。与气候变化缓解有关的最终重要的是SOC储量年度、十年或百年时间尺度上的变化,以及这种变化发生的空间领域。除了测量这个净平衡的难度外,与土壤碳固存相关术语的误用可能导致误解和对农业和森林土壤在其缓解气候变化方面的能力的偏见和不切实际的预期。并不是每一个局部或田间规模的陆地碳储量增加都相当于碳固存,也并非所有的碳固存都是对气候变化缓解有贡献的负排放。评估额外SOC储量对气候变化缓解潜力的评估需要考虑渗漏效应。渗漏描述的是由气候变化缓解措施引起的额外GHG排放,这些措施要么减弱了C汇的强度,要么将这些措施变成GHG的源头。关于碳固存的结果和讨论超出了特定学科研究圈的范围,包括对政治家和农民等利益相关者的影响。如果围绕碳固存的术语没有得到充分定义和正确使用,将存在沟通误解的风险。因此,本文的目的是重新审视碳固存、SOC固存、气候变化缓解、负排放、SOC储存和SOC增加等术语的现有定义,旨在阐明它们的含义并确保其正确和准确的未来使用。结果是对最近使用土壤中的C固存或SOC固存术语的同行评审出版物进行评估,以探讨当前使用这一术语的情况,识别基于这些术语定义的使用陷阱,并为碳固存和负排放领域的准确沟通勾画出一条路径。
本文探讨了土壤碳固存的定义及其与气候变化缓解的关系。根据IPCC(2001年)和Olson等人(2014年)的研究,土壤碳固存是指将大气中的二氧化碳通过植物或其他有机固体转移至土壤中,最终作为土壤有机碳(SOC)储存,使得土壤的全球碳库存得到增加的过程。文章指出,SOC的增加不仅需要有机物质输入超过呼吸作用造成的损失,还必须考虑到不增加其他温室气体排放的条件,以实现从大气中净移除碳,即产生所谓的“负排放”。文章强调,碳固存和SOC储存虽然常常被混用,但两者有本质区别。SOC储存既可以指一个量(即土壤有机碳的量),也可以指一个过程(即土壤有机碳库存随时间的增加)。然而,只有当SOC的增加意味着从大气中净移除碳时,才构成了真正的碳固存。因此,为了避免沟通上的混淆,文章建议应使用明确的术语定义。最后,文章提到,要评估气候变化缓解的效果,需要比较人为干预措施前后的温室气体通量(包括碳汇)。碳固存措施可能不总能导致气候变化缓解,这取决于过去的汇强度或温室气体排放情况。文章的目的在于厘清这些概念,确保在气候变化缓解策略的讨论和实施中,相关术语得到正确和一致的使用。
文章审查了跨学科和学科内对土壤碳固存、负排放、气候变化缓解以及与土壤有机碳(SOC)相关的碳存储术语的混淆情况。在此章节中,作者指出围绕这些术语的陷阱,并讨论如何避免它们。 土壤中的碳固存与碳损失减缓 根据IPCC(2021)和Olson等人(2014)对土壤碳固存术语的定义,不是每项增强SOC的措施都会导致碳固存和负排放。许多农业土壤的SOC库存正在下降,这归咎于土地管理的变化。农业措施可以帮助减少或停止这种SOC损失,甚至实现SOC积累,从而在土壤中实现真正的碳固存。但是,如果与通常情况相比,SOC损失只是减少了,则不能称之为土壤中的碳固存。文章提议使用术语SOC损失减缓,也有文献使用了碳库存保护的术语。 土壤中的碳固存、SOC固存还是SOC库存? C sequestration in soil, SOC storage or SOC stocks?只有额外储存在土壤中的碳或与通常情况相比额外储存的碳才与气候变化缓解有关。因此,土壤碳固存不同于SOC库存。土壤有机碳固存指的是大气中的碳到土壤中的净通量。碳汇是一个随时间变化的过程,而碳库是一个静态概念。文章分析发现,在关注土壤中碳固存的58篇出版物中,有12%将SOC储存与SOC库存同义使用,三分之二将其用来描述SOC库存的增加。
作者建议,SOC含量或库存应称为SOC储存,SOC库存的增加应称为SOC积累((i) SOC content or stock is referred to as SOC storage and (ii) an increase in SOC stocks is referred to as SOC accrual)。与土壤中的碳固存有关的SOC积累,可能来源于非大气的碳积累路径,例如侵蚀沉积物的沉积可能会增加一个地点的SOC,但同时导致另一地点的SOC减少,因此没有实现净增加(碳固存)。碳通量或全球变暖潜力 区分二氧化碳(CO2)的全球变暖潜力(GWP)和碳质量对于理解某项措施对碳通量的影响以及对气候变化缓解至关重要。通常使用CO2等价物(CO2-eq)来表达温室气体对气候的影响,该单位将N2O和CH4排放量转换为相对于CO2累积辐射强迫的等效单位。然而,土壤中的碳固存涉及的是碳质量,即从大气中移除的碳原子数量,这与以CO2-eq计算的移除量不同,后者关注的是不同温室气体的辐射效应的比较。特别是如果评估中包含甲烷(CH4),则尤其重要,因为甲烷虽然含有碳,但其全球变暖潜力是CO2的28倍。因此,尽管可以通过从大气中移除碳来实现碳固存,但如果同时增加了CH4排放,它们可以轻易抵消碳固存在气候变化缓解方面的效果。
碳汇的永久性:不同观点认为,地质构造或深海中的二氧化碳储存可以持续数千年,而通过植树造林形成的生物量碳汇虽然被视为碳汇,但其储存时间通常只有几十年。
碳循环的动态性:在温带气候中,进入土壤的植物生物量中有80%-90%的碳会在几个月到几年内通过呼吸作用释放。
管理实践的重要性:通过采用增加土壤有机碳(SOC)的管理实践,可以增强动态碳库并可能长期保存碳储量。
长期储存的研究不足:在100篇最近的同行评审出版物中,只有7%考虑或确保了长期储存,例如通过生物炭稳定。
渗漏问题:农业措施增加SOC库存可能导致温室气体排放增加,这种渗漏可能会抵消或逆转增加SOC的潜在气候变化缓解效果。
全球视角的必要性:由于渗漏的普遍潜力,仅仅空间明确地核算SOC库存变化不足以捕捉措施的气候变化缓解潜力,需要全球视角。
时间尺度的重要性:管理变更的实施可以增加SOC库存,但随着时间的推移,SOC库存将趋于新的稳态,因此评估措施的气候变化缓解潜力时需要考虑时间尺度和渗漏。
一句话总结:土壤有机碳的永久性、动态循环、管理实践的优化、渗漏问题以及时间尺度的考量是评估其对气候变化缓解潜力的关键因素。
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