全球巖溶分布面積為2200萬平方千米，占陸地面積的15%，全球碳酸鹽巖風(fēng)化溶解產(chǎn)生的碳匯通量為5.5億噸/年，相當(dāng)于全球森林碳匯通量的33%、土壤碳匯通量的70%。2019年11月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動2019年報(bào)告》，在“增加碳匯”部分，將“自然資源部積極探索人工造林種草、土壤改良、外源水灌溉及水生植物培育等4種增加巖溶碳匯的方法”納入其中。這意味著巖溶碳匯在實(shí)現(xiàn)應(yīng)對氣候變化、努力增加碳匯等目標(biāo)中將發(fā)揮重要作用。
想了解巖溶碳匯，我們應(yīng)首先了解兩個(gè)概念：碳匯和巖溶。
所謂碳匯，是指通過植樹造林、植被恢復(fù)等措施，吸收大氣中的二氧化碳，從而減少溫室氣體在大氣中濃度的過程、活動或機(jī)制。包括陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯、海洋碳匯和地質(zhì)碳匯。
巖溶，亦稱喀斯特，是水對可溶巖（主要是碳酸鹽巖）的化學(xué)溶蝕作用為主，伴隨水的侵蝕、沉積作用，以及巖體的重力崩塌作用所形成的景觀、現(xiàn)象及其作用過程的總稱。其中，碳酸鹽巖風(fēng)化消耗大氣中的二氧化碳被稱為巖溶碳匯，巖溶碳匯屬于地質(zhì)碳匯，在此過程中，大氣圈中的二氧化碳被不斷移出，以HCO3-的形式進(jìn)入到水圈，從而起到碳匯的效果。
喀斯特地貌
巖溶碳循環(huán)潛力巨大，但是循環(huán)過程卻是悄無聲息。碳酸鹽巖是可溶巖，其風(fēng)化溶解速率是硅酸鹽巖的幾十倍到百倍。通常情況下，雨水溶解大氣和土壤中的二氧化碳，生成碳酸，隨后碳酸溶解碳酸鹽巖，生成含HCO3-和Ca2+的巖溶水體。在此過程中，大氣圈的二氧化碳被不斷移出，以HCO3-的形式進(jìn)入到水圈中，起到了相應(yīng)的碳匯效果。碳酸鹽巖風(fēng)化驅(qū)動無機(jī)碳循環(huán)產(chǎn)生的碳匯十分隱蔽，根本原因是碳酸鹽巖在地質(zhì)歷史時(shí)期形成于溫暖、見光、清潔的淺海環(huán)境中，其溶解過程也是通過清澈、透明的巖溶水展現(xiàn)的，因此，巖溶碳循環(huán)過程是靜悄悄的。
喀斯特形態(tài)--鐘乳石
流域尺度巖溶碳循環(huán)通常包括三部分：發(fā)生、遷移和轉(zhuǎn)化，70%～80%的巖溶碳循環(huán)發(fā)生在淺表層的巖溶表層帶，只有少部分發(fā)生在地下河和地下洞穴中。富含HCO3-的巖溶水在遷移過程中，在洞穴里，因?yàn)檫^飽和發(fā)生化學(xué)沉積（鐘乳石形成），少部分HCO3-轉(zhuǎn)化為二氧化碳逃逸到洞穴空氣中，更多的HCO3-的隨地下水的流動，以泉、地下河的形式流出地表，被攜帶到江河、湖泊和海洋中，部分碳會隨著沉積作用沉入水底，這些高濃度無機(jī)碳含量的巖溶水，刺激水生植物進(jìn)行光合作用，使部分無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳。
喀斯特形態(tài)--鐘乳石
需要指出的是，巖溶碳循環(huán)發(fā)生的驅(qū)動力是水和二氧化碳，在不同氣候類型下，溫度、降雨條件、CO2濃度、植被覆蓋率、土壤成分、地下空間等條件的不同，碳匯發(fā)生的強(qiáng)度存在差異性，在人為干預(yù)改變驅(qū)動力的情況下，巖溶碳匯還可以增加。
我們可以通過植被恢復(fù)、土壤改良、外源水作用及增強(qiáng)水生植物的光合作用等方式來增加巖溶碳匯。
第一，植被恢復(fù)。植被恢復(fù)可以增強(qiáng)土壤呼吸作用，提高土壤二氧化碳濃度，使得地下巖溶碳匯大幅度增加，同時(shí)也能使地表生物碳匯通量增加。
第二，改良土壤。巖溶碳匯的碳主要來自土壤二氧化碳，人為改良土壤，可以增加土壤生物的活性、土壤孔隙度，增加土壤二氧化碳循環(huán)即可強(qiáng)化巖溶碳匯效應(yīng)。
第三，重視外源水的作用。來源于硅酸鹽巖區(qū)的外源水具有很強(qiáng)的侵蝕力。典型流域監(jiān)測結(jié)果顯示，桂林毛村地下河流域，上游非巖溶區(qū)的水流經(jīng)巖溶區(qū)后，巖溶水碳通量增加近10倍；漓江流域的監(jiān)測結(jié)果顯示，當(dāng)小流域中碳酸鹽巖分布面積在50%左右時(shí)，外源水對巖溶碳匯影響最大。
第四，增強(qiáng)水生植物的光合作用。巖溶水中的碳酸氫根離子能給水下植物光合作用提供必需的碳，鈣離子不僅是水生植物生長必須的礦物元素，同時(shí)能促進(jìn)水生植物對無機(jī)碳的利用，巖溶水對水生植物產(chǎn)生“施肥效應(yīng)”。水下植物光合作用消耗水中碳酸氫根離子，將其中的碳轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的有機(jī)碳，同時(shí)降低水中碳酸氫根離子的濃度，維持巖溶水體中的碳遷移過程的穩(wěn)定性。
我國巖溶地貌廣泛分布，巖溶碳匯對我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)有重要意義。2021年10月，《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》、國務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，提出了“積極推動巖溶碳匯開發(fā)利用”“開展巖溶碳匯本底調(diào)查”的碳匯能力鞏固提升行動，巖溶碳匯作為實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要技術(shù)手段納入國家“雙碳行動”頂層設(shè)計(jì)。這將有助于充分發(fā)揮巖溶碳匯應(yīng)對全球氣候變化方面的潛在作用，為生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)重要力量。
（文/韋延蘭，中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所助理研究員；王莉，中國地質(zhì)圖書館副研究員；李文莉，中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所副研究員）
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