腐植酸的低碳环保效应

发布时间：2010-12-29

发布者：成绍鑫

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腐植物质（humicsubstances）是动植物残体在微生物作用下分解-合成的一种缩合大分子芳香族羟基羧酸的复杂混合物，习惯上简称为腐植酸（humicacids，代号ha），广泛存在于土壤、水体、腐烂动植物残体以及低级别煤（泥炭、褐煤和风化煤）中，对地球环境和生态平衡起着举足轻重的作用。科学家把ha誉为地球碳循环的“缓冲器”、生物圈的“保护者”和生态环境的“净化器”，并非夸大其词。从以下3个方面可说明ha的低碳环保作用。

1、维护地球碳汇

地球生物圈中共有3.55万亿吨有机碳（c），其中土壤中就有3万亿吨c（其余的c在植被中）。在这些土壤c中，存在于ha中的c就达2.4万亿吨（占土壤总c的80%），在森林、草原和耕地中分别占46%、23%和12%成为生物圈的三大“碳贮存库”，简称碳库（carbonpool）。可见，森林与草原ha碳库储存量大约占总有机碳的2/3。值得注意的是，土壤ha中的c是大气中二氧化碳（co2）中c的3倍多，对地球生态变化影响极大。假如土壤ha多分解10%，大气co2浓度就会增加30%。正如一知名土壤学家所说：“土壤ha碳是co2的主要来源并作为环境和大气co2浓度变化极敏感的碳聚合体。”从生态学上角度来说，土壤ha是地球碳汇的重要物质基础。

所谓碳汇（carbonsink），是指生态系统吸收并储存co2的能力。据测算，每公顷森林和草坪植被一昼夜分别从大气中吸收1000和900kgco2，它们通过呼吸和凋落物又返还给大气同样数量的c。在正常情况下，陆生植物和土壤通过呼吸作用分别向大气排放出500和600亿吨碳/年，而植物凋落物返回土壤600亿吨碳/年（其中约75%逐渐转化为ha），基本上与植物光合作用从大气中吸收的1100亿吨碳/年相平衡，使生物圈碳储量基本保持不变，大气中co2浓度也不会有太大波动（见图示）。可见，土壤ha在碳汇中起着“缓冲器”和“阀”的作用。但是，近100年，特别是近30年来，这种自然平衡早已被打破。究其原因，除了工业燃烧和人类生命活动加剧因素外，主要是由于地球生态破坏（森林被毁、草原耕地退化等）而导致ha分解（放出co2）的速度远大于ha生成的速度。据统计，近年来大气中平均每年额外排放79亿吨c（折合290多亿吨co2），其中工业燃烧释放的c为63亿吨，其余16亿吨c的释放就是生态破坏所致（见图中黑色虚线），从而为大气co2浓度的增加做出20%的“贡献”，可谓触目惊心。

如何维护地球碳汇、控制土壤碳排放。一是保护森林，退耕还林；二是修复草原和荒漠，改造劣质土壤；三是实施科学耕作方法；四是实施农业生态循环经济模式。这四项措施几乎都与ha有关。比如，我院新疆生物土壤沙漠所曾进行过较大规模的泥炭和风化煤（含ha50%以上）治理沙化土地试验，取得明显成效。通过人工腐殖化将生物质（作物秸秆、枯枝烂叶、动物排泄物等）转化为ha，以补充土壤碳损耗，是传统的增汇方法，也是重要的绿色循环经济措施。我国每年产生6.7亿吨秸秆，将近一半被焚烧，造成严重的大气污染。如果将其发酵制成ha后再还田，就可少排放5亿吨co2，至少可以改良1亿公顷劣质土壤。

2、节能减排

ha的节能作用，是指ha能提高化肥利用率，也就意味着节省了化肥能耗；减排则包括：1）因降低化肥能耗而减少co2和so2排放；2）因提高氮肥利用率而减少氨、硝态氮、氮氧化物（nox）等的排放；3）由于施用ha而提高绿色植物产量和呼吸强度而增加co2的吸收量。