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红壤的内在价值:“碳汇+富硒”

作者:中国矿业报 章茵 张明  日期:2021-06-24 11:17:47 点击数:

“中黄、东青、南红、西白、北黑”的“五色土”,静静地躺在北京中山公园社稷坛内的高台方池中,其中的“南红”就是红壤。明清两代,每逢在社稷坛举行大祭祀,负责祭祀的机构就会专门从浙江、福建和两广地区取红壤更换社稷坛坛面的土。那么,红壤为什么会被如此关注呢?

1.红壤分布广,碳结合率高,碳汇能力强

我国红壤带分布于长江以南的16个省、自治区境内的低山丘陵地区,面积为218万平方千米。红壤带内的耕地面积占全国耕地总面积的36%,生产的稻米占全国稻米总产量的90%以上。

发育红壤的母岩主要是第四纪红色黏土、新近纪时期的红砂岩、千枚岩、花岗岩及片麻岩。在热带和亚热带高温多雨的气候条件下,风化作用强烈,各种碱性风化物随水向下淋溶,土壤中碱性成分不断减少,土壤酸性不断增加。同时,由于硅和盐基遭到淋失,土壤粘粒与次生粘土矿物不断形成,铁、铝氧化物明显积聚,因此呈现出深浅不一的红色。

气候条件决定了红壤中的生物和土壤之间,物质和能量的转化和交换十分激烈。植物生命周期短,在土壤中形成大量的凋落物,活性高的微生物能够快速地分解调落物,包括碳在内的各种元素在土壤里维持了较高水平的浓度,表现出强烈的生物富集作用,碳汇作用明显。早在2009年,朴世龙等学者发表在《自然》杂志的文章在评估我国陆地碳平衡时就指出,我国南方亚热带地区碳汇占到全国总碳汇的65%以上。

为了全面了解红壤成因和内在特点,自然资源部中国地质调查局陆续开展了多项土地质量地球化学调查工作。其中,海峡西岸经济区土地质量地球化学调查主要聚焦福建、浙江、江西和广东省31万平方千米的陆域总面积。调查发现,海西地区土壤环境质量总体较好,土壤平均碳密度高于全国,碳汇潜力巨大。

2.拥有碳汇和富硒两种能力的红壤

红壤固碳能力的强弱由土壤中的团聚体决定。团聚体是土壤颗粒之间由有机胶体、铁锰氧化物胶体等胶结物质通过团聚化作用形成的。植物吸收二氧化碳,通过生物化学作用生成具有胶结性的有机碳,这种有机碳被运移到土壤中成为土壤中的有机碳,很容易与土壤团聚体结合在一起。科学研究发现,土壤团聚体粒径越大,包含的有机碳就越多。红壤就是通过这种方式固碳,成为巨大碳库的。

值得一提的是,岩溶地区的红壤。得益于土壤中钙含量较高的先天优势,岩溶地区的红壤有机碳含量高于其他地区。此外,岩溶地区的红壤富含粘粒成分极容易与有机质团聚在一起形成团粒,因此岩溶地区的红壤具有较高的碳汇能力。目前,中国地质调查局科研人员已陆续研发了陆地植被、土壤改良、引入外源水和沉水植物4种人工干预固碳增汇技术,把岩溶区红壤的固碳增汇能力提高了10倍以上。

硒是一种人体必需的健康元素,土壤中硒的含量与总有机碳的含量有关。有研究表明,土壤有机碳能增强土壤中硒的活性,促进作物吸收硒元素。这就是红壤有机碳含量不如黑土,却能产出较多富硒农产品的原因。

由于富硒土壤分布与地质背景密切相关,寻找富硒土壤就成为地质调查工作者的一个重要任务。2016年以来,中国地质调查局南京地质调查中心牵头完成了对江西省赣州市红壤带1.58万平方千米土地的土地质量地球化学调查,发现了7450.76平方千米的富硒土壤。在调查中,地质调查工作者还发现广泛分布变质岩、基性火山岩、中酸性火成岩和伴生含煤岩层的沉积岩地区的土壤有成为富硒土壤的潜力;富铁和富铝环境中,硒元素容易富集。

3.红壤碳汇与富硒复合作用的运用

地质调查工作者在了解到红壤有“碳汇+富硒”的复合能力后,进而发现了土壤地质成因和植物吸收碳、硒等微量元素之间的关系。例如,寻乌岩组和侏罗系下统地层为母岩的土壤适宜种植富硒脐橙,成片的果树林还具有较强的碳汇作用。他们意识到,这项成果将在助力打赢脱贫攻坚战中发挥重要作用。

科研人员们根据研究成果提出了集中连片富贫区概念,通过耕地分布连片程度、土壤元素特征等指标优选出了232处特色农业基地建议区;提出了土地质量地球化学成果与地方帮扶机制精准对接的新模式,与地方政府在于都梓山、于都禾丰、赣县吉埠大溪、宁都青塘、兴国梅窖、兴国九山等地建立了一批富硒特色农业基地。

下一步,他们将进一步加强成土过程元素迁移转化规律及生态效应、农产品重金属监测研究,探索红壤碳汇能力与富硒农产品产出相关性研究,以研带产,巩固脱贫成果,推进红壤带富硒产业的发展。

加快推进生态保护和修复重大工程。深入落实《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021—2035年)》,统筹考虑生态系统的完整性、地理单元的连续性和经济社会发展的可持续性,优化国土空间布局,完善重大工程投入机制,实现生态系统固碳效能的最大化。在陆地生态系统,通过推进天然林资源保护、退耕还林还草、京津风沙源治理、防护林体系等重点生态工程建设,提升森林、草原、湿地的碳贮存和碳吸收能力。在海洋生态系统,依托海岸带生态保护和修复重大工程,重点保护和修复红树林、海草床等生态系统,增加海洋生态系统的碳贮存和碳吸收能力。

科学推进大规模国土绿化行动。充分利用坡地、荒地、废弃矿山等国土空间开展绿化,努力增加森林、草原等植被资源总量。坚持数量与质量并重,在增加总量的同时,更加注重质量,实行集约经营、可持续经营,努力提高森林等生态系统的综合效益和整体功能。积极探索基于自然的解决方案,坚持因地制宜,在适宜人工林培育的地方,积极植树造林,恢复和重建生态系统;在适宜自然恢复的地方,充分借助大自然的力量,恢复林草植被;在需要人工促进自然恢复的地方,采取封山育林、围封禁牧等措施,人工促进自然恢复。

加强提升生态碳汇能力的科学研究与技术开发。从不同尺度研究我国森林、草原、湿地、海洋等生态系统的减排增汇能力。加强数据资源共享,完善生态系统碳计量方法和手段,建立国家水平的碳计量体系。加强生态系统定位观测与环境监测,提高响应气候变化的预测预警和应急应对能力。定量评估森林、草原、湿地、海洋、土壤、冻土等生态系统活动在减排增汇中的作用,为有效管理生态系统碳汇,实现碳达峰、碳中和提供科学依据。


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