泥炭地的碳盈余

楊盼盼

泥炭地生態(tài)系統(tǒng)中，植物生產(chǎn)量超過(guò)植物被微生物分解的量便會(huì)出現(xiàn)碳盈余，形成泥炭。

泥炭中沉寂百年的植物種子和孢子仍可萌芽生長(zhǎng)

泥炭義稱草炭或泥煤，是在高濕厭氧環(huán)境下由死亡后尚術(shù)完仝分解的植物殘?bào)w和腐殖質(zhì)組成的非均質(zhì)混合物，是泥炭地特有的閂然產(chǎn)物。通常泥炭的有機(jī)質(zhì)含量在30%以上，主要由同相的干物質(zhì)（有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)）、液相的水分以及氣體（甲烷等）組成。礦物質(zhì)主要米源于原生成炭植物體小身以及水、風(fēng)及其他動(dòng)力因素?cái)y帶而米的礦物雜質(zhì)。有機(jī)質(zhì)主要米閂動(dòng)植物殘?bào)w及其分解物質(zhì)，比如蛋白質(zhì)、果膠、纖維素、半纖維素、脂肪、樹(shù)脂、木質(zhì)素、角質(zhì)和木栓質(zhì)等。實(shí)際上，新鮮泥炭中會(huì)存在沒(méi)有分解掉的植物的根、莖、葉、果實(shí)等，神奇的是某些植物的種子和孢子，例如蓮的種子、泥炭鮮孢子，可以在泥炭中沉寂百年，仍然保留萌發(fā)活力，若遇到適宜的環(huán)境，可以像新鮮種子和孢子一般迅速生長(zhǎng)。

植物生產(chǎn)量超過(guò)分解量就出現(xiàn)碳盈余

泥炭一般形成于第四紀(jì)，并且現(xiàn)代仍可由自然界得到緩慢補(bǔ)充。地球上泥炭大多以每年約1毫米的速度緩慢積累，進(jìn)而形成現(xiàn)代泥炭地規(guī)模。泥炭地生態(tài)系統(tǒng)最為顯著的特點(diǎn)是其在一段時(shí)間內(nèi)存在相對(duì)緩慢的正碳循環(huán)，即碳積累過(guò)程。這種不平衡的碳循環(huán)得益于生態(tài)系統(tǒng)中植物生產(chǎn)量超過(guò)了植物被微生物分解的量，從而出現(xiàn)碳盈余，形成了泥炭。

在泥炭積累的過(guò)程中，圍繞其周同的水由于熱容量大，溫度較低，再加上氣體在水中的擴(kuò)散速率有限，氧氣稀薄，可利用性低，抑制了微生物活動(dòng)，導(dǎo)致死亡的有機(jī)物質(zhì)的分解率降低，成為限制植物殘?bào)w分解也就是促進(jìn)泥炭積累最重要的外部因素。除了水之外，植物殘?bào)w分解的能力因物種（蘆葦和香蒲）、植物部位（如根莖和花）和物質(zhì)（如蠟和糖）而有所差異。這就意味著一些植物物種、器官和物質(zhì)比其他植物更傾向于積累泥炭，就物種而言，如莎草、泥炭蘚和其他苔鮮以及木本植物的大量出現(xiàn)促進(jìn)了泥炭的積累和形成。

由于泥炭形成的環(huán)境不同，植物殘?bào)w分解速度和難易程度也有所不同，類型也有較大差異，按照組成泥炭的植物類型可以將其分為草本泥炭、木本泥炭和蘚類泥炭。這些不同植物形成的泥炭，其顏色有較大差異。通常草本泥炭多數(shù)呈棕包、棕褐色、褐包，木本泥炭以暗褐和暗紅色為主，以泥炭蘚為主的泥炭則會(huì)呈較淺的顏色，多呈淺黃或黃色，甚至有時(shí)會(huì)出現(xiàn)白色。除了按照植物組成進(jìn)行分類外，泥炭根據(jù)分解度可分為弱分解泥炭、中分解泥炭和強(qiáng)分解泥炭，根據(jù)營(yíng)養(yǎng)狀況分為貧營(yíng)養(yǎng)泥炭、中營(yíng)養(yǎng)泥炭、富營(yíng)養(yǎng)泥炭。

中國(guó)的泥炭主要在青藏云貴

泥炭遍布各大洲，從熱帶到北極地區(qū)，從海平面到高山地區(qū)均有分布。但由于世界自然條件復(fù)雜性，泥炭的分布具有不平衡性和不均一性。據(jù)估計(jì)，目前地球上有400萬(wàn)平方公里（約占陸地面積的3%）的地區(qū)被泥炭覆蓋。世界范圍內(nèi)除南極洲外，其他各大洲皆有泥炭分布，但主要集中分布于橫貫北半球大陸的溫帶森林地帶，如北美洲的加拿大和阿拉斯加、歐洲北部和亞洲的西西伯利亞，該帶泥炭沼澤分布廣泛、類型多樣，泥炭地面積占本帶總面積的8%，是世界泥炭資源最為集中、豐富的區(qū)域。此外在非洲大陸的剛果盆地、亞洲東南亞地區(qū)的印度尼西亞、馬來(lái)群島等地也存在著大量堆積的不連續(xù)泥炭層。

同世界泥炭分布大體一致，我國(guó)泥炭資源較為豐富，廣泛分布于全國(guó)各地，但其空間分布甚不均衡，在分散中具有相對(duì)的集中，整體呈西多東少、北多南少的特點(diǎn)。據(jù)估計(jì)中國(guó)泥炭資源儲(chǔ)量為46億余噸，其中西部青藏高原和云貴高原就占資源總量的72%。此外，長(zhǎng)江中下游平原約占資源總量的10%，東北興安嶺、長(zhǎng)白山山地、二三江平原和內(nèi)蒙高原東部共約占資源總量的8.5%，天山山地和東南丘陵約占資源總量的4%，柴達(dá)木盆地及華北的內(nèi)蒙古高原西部至今均未發(fā)現(xiàn)有泥炭礦產(chǎn)蘊(yùn)藏。

泥炭保存歷史上植被和氣候的記錄

泥炭是通過(guò)泥炭化過(guò)程形成和積累在泥炭地中的天然生成物，屬于典型的自然資源，有多種利用途徑。隨著社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展，人類對(duì)泥炭資源的認(rèn)識(shí)和開(kāi)發(fā)利用的范同、規(guī)模、種類和數(shù)量都在不斷擴(kuò)大和增多。泥炭在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生、科學(xué)研究等方面有廣泛的利用前景，具有一定經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

泥炭地中儲(chǔ)存著大量的有機(jī)碳。碳儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他陸地生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)于減緩全球變暖、維持碳平衡具有十分重要的作用。此外泥炭地由于獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，具有均化洪水、降解污染、調(diào)節(jié)局地氣候、控制侵蝕等多種環(huán)境功能。

泥炭通常是其他化石燃料（如煤，尤其是褐煤等低品位煤）地質(zhì)形成的第一步，因而早期傳統(tǒng)的泥炭利用方式主要是作為一種能源礦產(chǎn)，用作煤或木材的替代燃料，是世界上某些地區(qū)的重要燃料來(lái)源。在農(nóng)業(yè)方面，由于其富含有機(jī)質(zhì)以及植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)元素，可直接作肥料以及作為腐殖酸類肥料、混合肥、營(yíng)養(yǎng)土和營(yíng)養(yǎng)缽等的原料，用于農(nóng)業(yè)和園藝生產(chǎn)。泥炭腐殖酸及其鹽類不僅在農(nóng)業(yè)上，而且在工業(yè)中也有廣泛應(yīng)用，可以作為建筑材料、化工原料等。此外，泥炭的原生沉積過(guò)程經(jīng)歷了數(shù)千年，保存了過(guò)去的動(dòng)植物殘?bào)w，如有殼變形蟲、花粉、硅藻，記錄著古環(huán)境信息。根據(jù)存儲(chǔ)在泥炭地中的某些動(dòng)植物殘?bào)w的特征，推測(cè)過(guò)去的植被和氣候，為人類重建過(guò)去的環(huán)境、研究人類土地利用的變化和預(yù)測(cè)未來(lái)氣候提供依據(jù)和可能，從而為應(yīng)對(duì)全球氣候變化提出合理建議。

泥炭地河道彎曲，水草叢生，濕地景觀優(yōu)美

作為泥炭載體的泥炭地同樣是自然環(huán)境的組成要素，它是含有泥炭層（土壤）的濕地，本質(zhì)特征是有一定厚度的泥炭積累，一般情況下泥炭層的深度（不包括植物層的厚度）在排水時(shí)必須至少是20厘米，在不排水時(shí)泥炭層深度至少為30厘米，性質(zhì)復(fù)雜，所以泥炭地同樣具有多種功能和利用途徑。泥炭地中儲(chǔ)存著大量的有機(jī)碳，其碳儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他陸地生態(tài)系統(tǒng)，甚至連北美西部擁有世界上最高樹(shù)木的巨型針葉林，其每公頃土地的泥炭量也只有泥炭地的一半。泥炭地占地球總陸地碳儲(chǔ)量的25%，是世界森林生物量中碳儲(chǔ)量的兩倍，對(duì)于減緩全球變暖，維持碳平衡具有十分重要的作用。此外，泥炭地由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，具有均化洪水、降解污染、調(diào)節(jié)局地氣候、控制侵蝕等多種環(huán)境功能。對(duì)介于水體與陸地之問(wèn)的過(guò)渡客體，半水半陸的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)一一泥炭地系統(tǒng)而言，其植物群落、動(dòng)物群落和微生物類群具有明顯的水陸相兼性和過(guò)渡性，生物多樣性豐富，是某些特定種類植物的家園，包括泥炭蘚、杜鵑花灌木和莎草，具有維持全球生物多樣性的功能。目前，泥炭地開(kāi)發(fā)主要集中在農(nóng)業(yè)、林業(yè)以及旅游業(yè)等。工業(yè)革命后，人口迅速增加，對(duì)耕地需求增大，大量泥炭地被開(kāi)發(fā)為耕地，增加了耕地面積，一定程度上緩解了人地矛盾。到20世紀(jì)中葉，因各國(guó)對(duì)木材需求量激增，為提高木材供給量，許多國(guó)家開(kāi)始對(duì)泥炭地進(jìn)行排水造林，據(jù)調(diào)查全球泥炭地排水造林面積約為15萬(wàn)平方公里。在旅游業(yè)開(kāi)發(fā)方面，由于泥炭地動(dòng)物種類豐富、植被類型多樣而富有靈性，泥炭地景觀別具一格，河道彎曲，水草叢生，空氣清新，發(fā)展旅游業(yè)正成為泥炭地開(kāi)發(fā)的新方向。

珍惜寶貴的泥炭地

隨著近年來(lái)人類活動(dòng)對(duì)泥炭地破壞的加劇以及全球變暖的影響，全球各個(gè)泥炭地的面積正在不斷銳減，泥炭地資源受到嚴(yán)重破壞，喪失了應(yīng)有的基本特性和功能效益。據(jù)估計(jì)全球未受干擾的原生泥炭地為3000-4500萬(wàn)公頃，僅占全球泥炭地資源的10%-12%。全球環(huán)境中心的研究結(jié)果顯示，印度尼西亞的泥炭地有2100萬(wàn)公頃，其中已有900萬(wàn)公頃被排干，積累的泥炭正在分解或者已被燃燒殆盡，以用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)開(kāi)發(fā)。芬蘭則把大面積的泥炭地改造為耕地、林地和牧場(chǎng)，據(jù)調(diào)查全芬蘭有20%的耕地是由其開(kāi)墾而來(lái)。由于人類對(duì)泥炭地這一自然柄息地的負(fù)面影響的增加，一方面造成泥炭地面積大幅度縮減，促進(jìn)泥炭的分解，加速了二氧化碳的釋放。據(jù)估計(jì)如果全球泥炭地儲(chǔ)存的碳全部釋放到大氣中，則全球平均氣溫升高0.8°C-2.5°C。另一方面，導(dǎo)致泥炭地中的生物多樣性降低，尤其是典型的濕地生物物種的減少，再加上全球變暖使泥炭蘚減少，從而使得它對(duì)微生物群落的監(jiān)管作用下降，導(dǎo)致微生物食物鏈的縮短，并使食物鏈成分發(fā)生改變，進(jìn)而影響生物群落結(jié)構(gòu)，破壞了泥炭地生態(tài)系統(tǒng)平衡。因此在全球變暖的背景下，泥炭資源的合理開(kāi)發(fā)和保護(hù)對(duì)于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。

針對(duì)泥炭資源的新用法及新興產(chǎn)業(yè)的興起，要重新制定泥炭資源的評(píng)價(jià)體系，進(jìn)行新的泥炭資源地質(zhì)調(diào)查和綜合評(píng)價(jià)工作，以期達(dá)到泥炭資源的最大利用率。另外，政府可加強(qiáng)對(duì)泥炭資源開(kāi)發(fā)的科學(xué)投人、保護(hù)和管理，允許當(dāng)?shù)厝藚⑴c對(duì)泥炭進(jìn)行科學(xué)開(kāi)發(fā)和規(guī)劃，針對(duì)商業(yè)開(kāi)采價(jià)值大的泥炭地，提倡用科學(xué)的方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)。結(jié)合生態(tài)學(xué)原理，對(duì)開(kāi)發(fā)后的廢棄泥炭地進(jìn)行及時(shí)恢復(fù)，保護(hù)泥炭地植被，修復(fù)受損泥炭地系統(tǒng)，重建泥炭地的碳循環(huán)過(guò)程，以求經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益的雙贏。

責(zé)任編輯/楊晶