碳循环的主要过程范文

导语：如何才能写好一篇碳循环的主要过程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：湿地生态系统；碳循环；研究进展

中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）06-0121-05

Research Progress of Carbon Cycle in the Wetland Ecosystem

Liu Zhaowen

（School of Resource and Environment，Anqing Normal University，Anqing 246011，China）

Abstract：Wetland ecosystem is one important carbon stock of the terrestrial ecosystem.In this paper，there was a detailed summarization of influence on carbon cycle in wetland ecosystems on those factors，such as the climate，hydrology，biological communities and human behaviors.Meanwhile，existing research methods of carbon cycle in the wetland ecosystem was introduced in detail and an outlook of carbon cycle in wetland ecosystem was also given here.

Key words：Wetland ecosystem；Carbon cycle；Research progress

引言

湿地生态系统的碳循环是指由湿地生态系统所吸收的碳量及所制造和排放的碳量，其主要体现在二氧化碳、甲烷、土壤有机碳含量、可溶性有机碳含量等方面。湿地生态拥有强大的碳库存储能力并且因此成为碳循环的重点研究对象。通常来说，湿地生态系统由于较低的有机质分解速率和较高的生产力成为了重要的碳汇。但是在对其进行大尺度评估的过程中却存在着显著的不确定性。湿地生态系统当中的植物利用光合作用可吸收外界二氧化碳变为自身能量，而通过调节气孔行为，植物可实现与大气环境的气体交换，从而影响周边环境的水分及碳循环。甲烷主要来源于湿地，不同研究报道中所的湿地生态系统中CH4的释放量存在显著的差异，导致这一差异的原因就是在于不同地理位置、不同类型的湿地对于CH4的排放有着很大的影响。湿地甲烷的释放量主要取决于水体或是土壤的溶氧量，且环境含氧量越高，甲烷的释放量越少。湿地土壤的有机碳含量较高，极大地影响了全球大气碳循环，同时巨大的有机碳汇量也会对温室气体的排放产生影响。此外，可溶性有机碳也是湿地生态系统碳循环的重要组成部分。然而，在当前气候变化、水文条件改变的情况下，其对湿地生态系统碳循环过程有着什么影响？要研究这一问题就需要对湿地碳循环的特点、湿地水文过程与碳的输入输出，湿地碳循环及其影响因素以及湿地碳收支的研究方法进行研究。

1 湿地碳循环

1.1 湿地类型 湿地生态系统复杂多样，湿地碳循环特征的描述很难统一[1-4]。湿地碳循环示意图如图1，

湿地与森林海洋并列为全球三大生态系统[5]。湿地是大气中二氧化碳等温室气体的重要碳汇[6-7]。湿地面积虽然只占据全球陆地面积的4%～6%，但是其却包含着全球30%左右的碳[8]，是全球最大的碳库[9]。泥炭地是湿地当中最常见的地型，也是当前研究较多的湿地类型。泥炭型湿地主要分布于北半球的中高纬度地区，其面积约为全球湿地的50%～70%，总面积超过4×106km2，其碳储备占全球土壤碳储备的33%左右。北半球泥炭型湿地的碳积累约为每年20g/m2，低于其他类型湿地。但因泥炭型湿地拥有巨大的碳储备，若气候条件发生改变，其可能会成为大气环境碳的主要来源[10]。按照国际上的《湿地公约》分类，湿地一般分为海岸/海洋湿地、内陆湿地、人工湿地三大类，其碳循环情况如表1所示。

海岸/海洋湿地一般分布在海陆相交区域，在不同气候带，因温度、降水、蒸发、风等因素不同，风化作用的表现有所差异，进而影响到海岸你的发育演化，并使海岸发育具有一定的地带性；内陆湿地分布范围较广，像高山与平原，大陆与岛屿，湿润区与干旱区等，其因分布在不同的地理位置气候条件存在较大差异。淡水水体湿地是另一种重要湿地类型。通常来说，淡水水体湿地有湖泊、池塘、河流沿岸、水库等。据较早研究表明，湖泊属净碳汇，而据近些年研究发现，湖泊也属碳源。据相关研究表明，湖泊所贮存的有机碳大概为每年0.036Gt，全球湖泊所沉积的有机碳大概为0.051Gt，其中有0.035Gt源于大气二氧化碳[11]；人工湿地分布范围也比较广，其气候温和，一般适宜人居和人工养殖等。

篇2

“生态系统中的物质循环和能量流动”是苏教版八年级《生物》下册第25章第二节，本节内容综合性较强，既涉及光合作用、呼吸作用、生态系统、食物链、食物网等方面的知识，又涉及能量流动和物质循环;不仅与生活和生产密切相关，又与全球的环境、资源密不可分。能量流动是一个比较抽象的过程，各营养级中能量的来源和去路比较复杂，学生理解难度相对较大。但八年级学生已具有一定的分析问题能力，又学过水(氧)循环以及生态系统组成等基础知识。另外，生活经验也提供给他们大量相关的信息，学生对生物学主题中与实际应用和社会问题相关的内容兴趣较浓，这是学习本节内容的有利条件。为此，本节教学以生态系统的能量流动及特点和碳循环过程作为重点，将生态系统能量流动的特点分析及能量流动和物质循环的关系作为难点，应用问题情境、阅读、小组讨论、比较和师生谈话等多种教学方法，引导学生主动学习，建构自己的认知体系。在教学过程中学习分析、总结，学会思考。教学设计如下。

2教学目标

2．1知识目标

描述生态系统中的能量流动和物质循环;描述生态系统中的能量流动和物质循环的特点;说出生态系统中能量的最初来源。

2．2能力目标

通过分析总结，培养运用科学知识分析和解决实际问题的能力;通过图片的观察，培养识图、观察和分析能力;通过讨论、交流，培养语言表达能力、小组合作能力。

2．3情感态度和价值观

正确认识人类作为生态系统中的一员在物质循环和能量流动中的作用，增强环境、资源意识，更加热爱大自然和保护大自然。

3教学过程

课前教师准备多媒体课件，学生预习本节课本内容，并搜索相关资料。

3．1引入

播放纪实视频“实拍灰狼欲捕食羊群，遭到牧民策马驱逐”片段，学生观察:在草原上，一只野兔遭灰狼的追逐最终被捕食，狼欲捕食羊群，遭到牧民策马驱逐。精彩、直观的视频展示引入新课，以激发学生兴趣。创设问题情境:能否说出草原上一条食物链?学生很容易回答:“草兔狼;草羊狼”等。进一步提问:兔(羊)的能量从哪里来?兔(羊)的能量到哪里去了?学生思考后回答……，那么生态系统的能量是怎样输入的呢?又是怎样传递和散失的呢?让我们一起来共同探究。

3．2生态系统的能量流动

提出问题:从上述的食物链中，大家知道了兔(羊)靠吃草获得能量，那么草的能量又从哪里来的?按以下步骤展开教学:(1)第一步指导学生阅读教材第一自然段文字，设置问题①生态系统的能量最初来源是什么?②能量进入生产者的途径是什么?③能量来源的起点是什么?④流动的渠道是什么?设置问题情境导读，引导学生思考、分析，可以提高阅读效率，教师鼓励学生大胆发言，激发竞争意识。(2)第二步尝试分析“草兔狼”食物链中的各个营养级以及所属的生物组成，学生分析后作汇报(如下)，明确“营养级”概念。(3)第三步呈现课件“生态系统能量流动的示意图”并提出问题:能量是怎样流动的?有何规律?指导学生阅读教材第二自然段并分组讨论，教师可作为参与讨论者，与学生一起讨论。师生交流:输入第一营养级的能量，一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖。在后一部分能量中，一部分被分解者利用，还有一部分被植食性动物摄取，这样能量就从第一营养级流人第二营养级，以此类推……教师再问:能量从一种生物传到另一种生物，是不是百分之百传递?为什么?(不是，因为有一部分散失了)能量从哪种生物又流向哪种生物?(由被取食者流向取食者)在食物链中，能量流动能不能倒流过来?教师引导学生观察这条食物链中各营养级的排序是否可以变动(不能，单一方向)。能否总结能量流动特点?学生:逐级递减，单向传递。接下去，可展示“生态系统的能量流动”动画(配解说)，丰富学生的感觉视觉，加深学生对能量流动的理解，有突破教学难点;继续展示“能量金字塔”，阐明其含义及特点……通过层层递进，引导和分析，使学生获得新知，进一步完善认知结构。

3．3生态系统的物质循环

过渡:生态系统能量流动伴随物质的循环，能量由太阳提供，物质由地球提供的，为什么生态系统中的大量物质，亿万年来没有被耗尽呢?是因为物质可以被循环利用的。教师引导学生写出光合作用和呼吸作用的公式，说明二氧化碳在此过程中的作用，从回顾旧知入手，通过知识迁移把新旧知识融会贯通。课件呈现“碳循环示意图”并指导学生分组讨论，思考每一个箭头代表的生理过程及物质名称，可设置思考题:①碳在大气中以什么形式存在的?②碳在生物体内以什么形式存在的?③大气中二氧化碳的主要来源?④地球上无数的生物每天都要消耗大量氧气并产生大量的二氧化碳，为什么我们没有缺氧?⑤尝试描述碳循环的过程。通过图片观察提高学生的识图能力，培养学生的观察、分析能力，在讨论和交流中，也锻炼学生的语言表达和小组合作能力。接着，播放“生态系统中的物质循环”动画，然后师生共同归纳碳循环的含义:碳(元素)循环是指生物(群落)与无机(非生物)环境之间进行的循环;碳循环的范围是全球性的，特点是全球性往复循环。引导学生继续探讨:物质是可以循环利用的，那么地球上的资源是不是用之不竭?乱砍滥伐和大量燃烧化石燃料对生态系统的碳循环有没有影响?你有什么建议?谈谈自己的看法。同学们各杼己见。课堂延伸引导学生利用新知识去解决实际问题，学以致用，同时也增强了学生的环境、资源意识。

篇3

1992年，联合国在巴西当时的首都里约热内卢召开了首次环境与发展大会，史无前例地将环境与发展放到一起，试图寻找一条协调两者关系的途径，并就此通过了许多决定和公约，其中即包括《联合国气候变化公约》。联合国希望通过各国政府的努力，遏制因碳排放产生的温室气体带来的全球气候变化问题；后来，还成立了联合国政府间气候变化专门委员会（缩写为IPCC），召开了多次全球气候变化会议，制订了《京都议定书》等多项具有强制性的全球节能减排相关规定。

四成排碳去无踪

在太阳系中，目前已知碳仅存在于地球上，它是生命存在和发展的基本元素，是参与地球水热平衡的基本要素。碳平衡则依据排放量的多少存在相对性。在全球变化研究中，碳循环是一个焦点，其中，碳平衡是其核心。在节能减排中，人们必须首先了解碳的排放量及其去向，才能有针对性地制定各项政策和措施。然而，各国科学家在全球碳平衡研究和估算中发现，排放的二氧化碳中有近40%去向不明。这就是全球变化与碳循环领域的“二氧化碳失汇”问题，科学家们形象地称之为“碳黑洞”。

失汇的碳究竟有多少呢？联合国政府间气候变化专门委员会估算，这一数值大约有1.9Pg；后续研究又将其扩大到2Pg以上。其中Pg为度量单位，1Pg相当于1015克，即10亿吨。2 Pg即每年碳失汇量有20亿吨，这是一个十分巨大的数值，大约相当于全球碳排放量的40%。由此，各国科学家试图通过大量研究工作找到“碳黑洞”。最近10～20年，科学家们针对此问题，相继研究了海洋、森林、草地、农田、湿

地和土壤有机碳，除了确认森林为微弱碳汇（碳汇是指吸收并储存二氧化碳的数量）外，其他方面进展甚微，人们仍无法准确回答“余下的碳排放去了哪里”这个问题。

为此，在国家重点基础研究发展计划项目――“973项目”支持下，中国科学院新疆生态与地理研究所牵头组织了一个年轻的科学家群体，对“碳黑洞”在干旱区的可能性进行了深入研究。

茫茫大漠觅踪迹

当各国科学家在全球其他地区专注于碳失汇中的有机碳失汇时，我国科学家在2002～2007年相继提出了我国西北干旱区、干旱性土壤中存在着巨大的无机碳库问题。他们认为，西北干旱区无机碳库是有机碳库的2～5倍，约占全国土壤无机碳库的60%以上，每年我国干旱性土壤中碳酸盐截储大气碳的规模在1.5Tg（1Tg为1012克），即15万吨，这对全球碳固定及大气二氧化碳的调节很可能具有重大意义。

与此同时，中国科学院一个重点生态实验站――新疆生态与地理研究所阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站站长、中国科学院“百人计划”人选李彦研究员在其主持的关于准噶尔荒漠-绿洲土壤呼吸的对比实验观测中发现：荒漠盐碱土频繁出现对二氧化碳的吸收过程；采取灭菌处理剔除有机碳吸收过程后，盐碱土仍全天吸收二氧化碳。他们初步测得的无机过程强度与有机过程强度在同一量级。干旱区无机碳汇形成的载体和通道就是农田灌溉的洗盐水和荒漠区洪水以及地下水，它们将土壤中的二氧化碳带入地下咸水。干旱区咸水是比海水碱性更强的水体，可溶解大量二氧化碳，从而形成碳汇，并且这个过程几乎是单向的，最终形成了陆地上除土壤、植物之外的第三个活动碳库。这个碳库可达1000 Pg，即1万亿吨。

这一发现立即受到国际学术界的广泛关注。全球知名学术刊物《科学》指出：“中国西部古尔班通古特沙漠二氧化碳通量的测量得出了一个令人吃惊的结论，荒漠盐碱土正在默默地以无机方式大量吸收二氧化碳。”

令人吃惊的还不只在此，阜康站的研究同样关注了盐碱土地下有机碳的固定作用，重点关注了以往被忽视的植物地下根系这个土壤有机碳研究中的关键点。研究人员认为，根系是重要的碳汇，是地下碳库的重要组成部分。而土壤微生物关系着土壤碳库和生态系统功能，也是陆地碳循环和营养循环的重要组成部分。由此，形成了对地下碳库全面和初步的新认识。

在此基础上，2008年10月，由中国科学院新疆生态与地理研究所牵头，联合德国、比利时等国的科学家和中国科学院植物所、中国农业大学、兰州大学、石河子大学的科学家，开展多项课题研究，以亚欧内陆干旱区为对象，全面探讨了碳循环过程，在试图解决全球二氧化碳失汇问题的同时，探讨增加土壤碳库以换取工业二氧化碳减排的有效途径。

荒漠盐碱存玄机

在西方的古代传说中，

普罗米修斯盗取火种，给人类的生活带来了翻天覆地的变化。在现实生活中，人类从自然界的火灾中感受到了火的力量，逐渐发明了各种取火的方法，从而改变了蛮荒的生活状态。工业革命中，蒸汽机的发明进一步改变了人类的生活。火-碳的燃烧从此始终与人类社会的发展相伴。碳排放、碳循环，从一个单纯的资源利用问题，逐步发展成为资源与环境的对立统一问题。随着碳的利用量的不断攀升，碳循环也成为一个不断变化的动态平衡。

大气中不断增加的二氧化碳，总归要排放到一些地方，这些去处被科学家们称为“碳库”。碳库以无机（二氧化碳）或有机（碳水化合物）的方式存在，呈现出一种不断变化的平衡状态。这个排放与存放过程，也就是碳循环的过程。

地球上的碳库主要是两大块：一是占全球表面积3/4的海洋，碱性海水对二氧化碳的无机吸收约为全球的一半；二是陆地，陆地上生长的植物和埋藏的土壤有机（无机）碳为另一吸收和存储地。

在很长时间内，因为干旱区生命过程微弱，各国科学家忽视了干旱区土壤的固碳能力，特别是忽视了干旱区地下碳吸收的无机过程和有机过程的并重，从而影响到人们对全球碳循环的认知。

在破解“碳黑洞”问题过程中，我国科学家发现，亚欧内陆干旱区分布着世界最大和最多的内陆河流，这些河流无法进入海洋，河水携带的大量盐分不断堆积在荒漠-绿洲复合体中，盐渍化土壤溶液的pH值高达8.5～11，远远超过河流入海后海水的碱度（pH值为8.1）。这为盐碱土不断吸收二氧化碳增添了巨大的潜力。土壤溶液pH值每增加一个单位，盐碱土对二氧化碳的溶解度可增加一个量级，即相当于原来的10倍。

这个过程的核心点是碱性土壤溶液对二氧化碳的吸收。土壤或植物呼吸出的二氧化碳被土壤溶液溶解，溶解的二氧化碳在洗盐过程中被淋洗进入地下咸水。由于干旱区的农田大多深受盐渍化危害，所以，在当地的农业生产中，洗盐是必须的一个步骤。洗盐过程永远伴随着二氧化碳被淋洗进入地下咸水的过程。

当然，土壤吸收存储二氧化碳是一个复杂、长期的过程，还有很多问题需要深入研究，如二氧化碳进入地下咸水后与周围土壤、岩石的相互作用等。同时，这一区域也是全球化石能源最丰富的区域之一，例如，新疆石油、煤的储量就占到全国的30%～40%；中亚、西亚的情况也类似。在开发利用化石能源的同时，考虑这个地区的碳汇潜力意义重大。

在破解“碳黑洞”问题的同时，科学家们还解决了一个重大的科学问题，即地下碳库中有机碳的储量问题。过去，人们对地下有机碳的估算都以1米以内为限。而在干旱地区，由于地面水严重缺乏，迫使植物转向地下深处要水，植物由此发展出更深的根系。在干旱区，许多木本植物的地下垂直根系深达20米，水平根系可达百米上下，这些根系深度都在1米以下的植物，常形成地下生物量接近或超过地上生物量的情况，最终使得在估算有机碳时，必须进

行相应的调整。例如，据测算，中亚5国荒漠总面积为294万平方千米，植被总碳储量为5.35亿吨。其中，地上部分2.7亿吨，占50.47%，地下部分2.65亿吨，占49.53%，地上、地下碳储量基本相当。因此，地下有机碳过程（包括土壤与植物）对二氧化碳的吸收强度起到关键作用，不容忽视。根据课题组的测算，中亚干旱区总有机碳库为71.7 Pg（相当于717亿吨），这可是一个巨大的碳库，在全球碳循环中不可忽视，且近30 年，中亚生态系统累积固碳为0.36 Pg（相当于3.6亿吨）。

此外，课题组还构建了盐碱土二氧化碳吸收模型，进而推算出全球干旱区二氧化碳年吸收量为1.26 Pg（相当于12.6亿吨），这对寻找全球碳迷失具有重要价值。课题组的模拟结果表明，近30年来，亚欧内陆干旱区生态系统碳动态对气候变化和人类活动响应敏感，温度每升高0.5℃和大气中二氧化碳浓度每增加2ppm，碳汇强度每年每平方米将增加3.1克；降水每增加10毫米，每年每平方米增汇2克。

节能减排可助力

探讨二氧化碳失汇问题，破解“碳黑洞”，在当前应对全球气候变化、推行节能减排中具有重要意义。

首先，是科学上的重大意义。它证明了全球碳循环中的迷失碳，部分存在于全球最大规模的荒漠-绿洲复合体中。这个复合体蕴含了长期未受重视的碳循环问题。对地下“碳库”的研究，创造性地开展了荒漠-绿洲复合体地下有机碳研究，不仅丰富了土壤碳循环的研究，实现了地下有机碳与盐碱土碳过程相互作用研究的重要突破，而且对盐碱土二氧化碳吸收的生物过程具有重要意义。

其次，对我国和欧亚干旱区的发展具有极大的现实意义：首先，服务于我国节能减排和碳平衡的国际谈判。增加土壤碳库被认为是换取工业二氧化碳减排的有效途径之一。目前，关于将二氧化碳从工业或相关的排放中分离出来，输送到封存地点，与大气隔绝的二氧化碳捕集与封存技术，正处于热研之中，并取得很大的进展。鉴于干旱地区既是化石能源极端丰富的地区，又有盐碱土这个巨大的地下碳库，我国可以在国际节能减排中发挥巨大的作用。其次，重新认识干旱区盐碱土碳吸收与水盐运移过程，将为有“中国土地后备库”之称的我国西北地区后备土地开发和生态建设提供全新的理论依据。第三，推动和服务于中亚区域合作，拓展上海合作组织的科技合作，共同关注和协调解决全球变化及资源与环境问题，为欧亚干旱区的区域经济和环境协调发展奠定科学基础。

随着世界经济的不断发展，虽然以可再生能源为主的新能源在能源结构中所占比例不断加大，但在未来相当长时间内，对以碳为核心的化石能源的需求和利用，仍将呈现持续增加的态势，碳的排放量还将不断上升，因碳排放而出现的全球气候变化依然处在发展之中，对全球各国和人类生活随时会带来许多灾难性的影响。

篇4

关键词：泥炭 碳积累 全新世 气候变化

中图分类号：X14 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）06-0302-02

一、全球泥炭地碳积累研究

泥炭是过湿的嫌气性自然环境中，植物残体尚未完全分解在原地或经搬运，在异地堆积而成，有机质含量在30%以上。

全球泥炭地总面积约达400×104km2，碳库总量为612Gt[1]，占土壤有机碳库（1500Gt）的1/2到1/3，相当于全球大气碳库碳储量的75%，是全球碳循环的重要组成部分。北方泥炭（30°N以北）、热带泥炭（30°N与30°S之间）和南方泥炭（30°S以南主要是南美巴塔哥尼亚）碳储量分别为547Gt、50Gt，15Gt[1]。

Yu研究统计了全球泥炭地碳积累研究结果：北方泥炭在西西伯利亚、加拿大、阿拉斯加、和北欧芬兰、苏格兰等地区，有33个研究剖面；热带泥炭在东南亚、南美、非洲、中美洲的伯利兹、南太平洋库克群岛和澳大利亚等地区、有26个研究剖面；南方泥炭有20个研究剖面，主要是在巴塔哥尼亚17个研究剖面（表1.1）[2]。研究结果显示全新世加权平均碳积累速率：南方泥炭>北方泥炭>热带泥炭（表1.1），当然在同一泥炭区域内由于地质地貌、水文因素等也会导致各个泥炭地碳积累速率有很大差异性。

表1.1全球主要泥炭地碳积累情况[2]

表1.2全球主要地区泥炭碳积累研究[2]

二、北方泥炭地碳积累研究

全球泥炭分布广泛，其中北方泥炭分布面积最大，储量最巨大。广泛发育的北方泥炭主要分布在西西伯利亚、加拿大东部、欧洲西北部和阿拉斯加。在适宜的地貌类型上，具备较好的基质，寒冷气候、低蒸发高湿度造就了北方泥炭形成和发展基础。尽管高纬度地区夏季短暂，较低的植被净初级生产力，但由于水淹厌氧条件，且植被有一定的耐分解能力，最终导致了凋落物量超过分解损失量，泥炭不断堆积。

由于区域性气候差异和冰消历史进程不同，各泥炭地形成时间不同。在早全新世11-8 ka BP北方泥炭出现形成和扩张峰，大约1/2的北方泥炭形成于8 ka BP以前[3]。阿拉斯加18 ka BP后泥炭形成数量稳定增加，泥炭形成数量增加最快时期是12-8.6 ka BP，在10.5 ka BP峰值出现。研究显示阿拉斯加现代泥炭中75%形成早于8.6 ka BP[4]。劳伦冰盖的降温作用影响了北方泥炭区全新世大暖期时间范围差异。由于劳伦冰盖影响，加拿大东部大暖期延迟到了5-3 ka BP，导致了此地区泥炭碳积累速率高峰也在此时才出现。西西伯利亚在新仙女木期之前泥炭发育很少，之后进入全新世升温期泥炭快速扩张，且碳积累峰随即出现。部分阿拉斯加泥炭形成扩张的时间要早于北方泥炭其他地区，并贡献了更多的全新世之前的甲烷排放。

北方泥炭最高碳积累速率出现在西西伯利亚（平均38.0 gCm-2a-1），接下来是加拿大西部（平均20.3 gCm-2a-1），最低积累速率出现在北极地区[3]。基于33个北方泥炭的研究结果显示：大部分北方泥炭是早全新世快速积累，早全新世平均碳积累速率为25 gCm-2a-1，全新世时间加权平均速率为18.6 gCm-2a-1[2]。阿拉斯加地区在11-9 ka BP全新世暖期，增强 夏季太阳辐射和强烈季节性，其导致最高碳积累速率发生。由于冰川融化的延迟和不同地区全新世暖期时间差异，其它地区积累峰相继出现。残余的劳伦冰盖降温影响使北美东部暖夏季时间滞后，以至于碳积累高峰出现在5-3 ka BP，加拿大西部碳积累峰发生在中全新世暖期，而西伯利亚北部温暖气候一直持续到5 ka BP。总体上，北方泥炭由于冻土层扩张和新冰期作用，碳积累速率在4 ka BP后开始降低。晚全新世出现的较高积累速率是因为新发育的泥炭地还为重复分解完成成炭作用[2]。阿拉斯加泥炭早全新世泥炭积累速率是后期的四倍，西西伯利亚也是早全新世暖期快速积累。高夏季温度和强烈季节性气候是高积累速率的关键因素[4]。总之，北方泥炭碳积累速率高峰发生在温暖早中全新世，主要是因为北方泥炭区的寒冷气候严重抑制生产力发展。

三、热带泥炭地碳积累研究

热带泥炭发育于赤道及其两侧，南北纬30度之间的地带。以非洲和南美洲大陆的面积最广，其次是印度和中南半岛以及南洋群岛[5]。热带泥炭区的特点是常年降水量大，温度高，十分湿润，造炭植物生长繁茂，快速有机质积累量超过强烈的分解量，故泥炭积累量很大，是世界上泥炭分布广泛的地带之一，其碳库储量为50 （44-55）Gt[2]。然而，Page S E估算的热带泥炭碳库为82-92Gt，最佳估计值为89Gt，其中东南亚最多（69Gt），之后是南美（10Gt）、非洲（7Gt）、中美洲和加勒比海（3Gt）、亚洲其它地区和太平洋地区（

热带泥炭能够形成泥炭主要是因为强降水和负地貌能保持泥炭表面持续湿润，进而最大程度抑制有机质分解。13 ka BP以前，热带泥炭碳积累较慢，直到5 ka BP都是逐渐增加，峰值出现在5-4 ka BP[2]。116个热带泥炭统计研究发现，热带泥炭形成于20 ka BP[2]，甚至是印度尼西亚的加里曼丹岛在26 ka BP就开始有泥炭发育。在末次冰消期热带泥炭形成出现一次峰值，之后在8-4 ka BP又出现更高扩张峰[2]。

热带泥炭形成总体要早于北方泥炭地。在降温末次冰消期，甚至是寒冷末次盛冰期，北方泥炭地形成于寒冷末次盛冰期的剖面还未见报道，而年均温度较高的热带泥炭地区如果有较好的地貌、水文和底物条件就可以形成泥炭。一方面，一部分现代北方泥炭区在末次盛冰期被冰雪覆盖没有形成泥炭的地理空间；另一方面，末次盛冰期的大幅降温严重抑制造炭植被生长，不利于泥炭形成。

四、南方泥炭地碳积累研究

南方泥炭地面积为4.5×104 km2，碳库储量为15Gt（13-18Gt）。68个有定年数据的南方泥炭的统计，大部分南方泥炭形成于10.0 ka BP以前，17-14.5 ka BP 和13.5 ka BP左右先后出现两次泥炭扩张峰[2]。有碳积累速率数据的有20个剖面（南美巴塔哥尼亚、新西兰和南极附近岛屿），17个剖面在南美巴塔哥尼亚，其中13个剖面贯穿了整个全新世。最高碳积累速率出现在16 ka BP左右，但这只是两个点的平均值。全新世期间碳积累速率不断增加，从15gCm-2a-1逐渐增加到28-40gCm-2a-1，全新世平均碳积累速率为22.0gCm-2a-1[2]。

五、泥炭碳积累与全球碳循环的关系

大气碳模型研究显示，在过去的几十年里北方高纬度地区是一个变化的碳库，每年约储存1-2Gt碳。生态系统模型研究显示欧亚大陆碳库每年0.3-0.6Gt。由于有巨量的CO2和CH4交换，北方泥炭是最主要的泥炭地，是全球碳循环和气候变化的重要参与者。湿地每年释放大约115-237百万吨CH4，相当于总释放量（自然和人为排放总量）的23-40%。大约1/3到1/2的湿地CH4排放来自于北方泥炭地。CH4的温室效应在百年时限是CO2的25倍，在五百年时限是CO2的2.5倍。泥炭与大气碳交换是最重要的碳循环途径。泥炭地土壤温度和基质质量是影响甲烷释放的重要因素。早全新世由于北半球甲烷排放，导致全球大气甲烷浓度快速上升（图1.2）。海洋和陆地（湿地）是主要排放源。北方泥炭地近十年的研究发现，由于气候变化影响，有些泥炭地会在碳库和碳源之间转换。

冰芯CH4碳同位素变化说明了早全新世CH4大气浓度上升来自于生物圈，而非海洋。早全新世冰芯记录两极CH4梯度变化说明热带源起了主导作用，同时北方源也增加了。1516个泥炭定年数据的统计分析，得出大部分北方泥炭形成在16.5 ka BP之后[6]。由于夏季太阳辐射增强泥炭形成扩张高峰出现在12-8 ka BP，泥炭面积扩张最快和最高碳积累速率出现在11-8 ka BP，这导致了B/A暖期和早全新世持续的大气CH4浓度高峰和CO2浓度下降 [3]。

泥炭巨大碳库可能也影响了过去大气CO2浓度，当早全新世CH4上升时，CO2处于相对低值，相当于大气减少了100Gt碳。陆地生态系统模型研究认为生物量和土壤碳扣押了这些碳[7]。

六、研究展望

由于缺乏高精度，广泛分布的碳积累研究剖面，全球泥炭碳库储量还存在较大不确定性。全球如此巨量的碳库在长达上万年中是如何积累起来的，在不同历史阶段是怎样参与全球碳循环的，其碳积累过程的影响因素有哪些，要解决这些问题还有待加强泥炭剖面研究。泥炭地碳库具有高度气候敏感性，弄清楚全球各主要泥炭地碳积累机制，将有助于预测未来气候变化背景下的发育演变和泥炭地现状保护。

参考文献

[1]Yu， Z. C. （2011）. Holocene carbon flux histories of the world's peatlands： Global carbon-cycle implications. Holocene 21， 761-774.

[2]Yu， Z. C， Loisel， J， Brosseau， D. P， Beilman， D. W， and Hunt， S. J. （2010）. Global peatland dynamics since the Last Glacial Maximum. Geophysical Research Letters 37.

[3]Yu， Z. C， Beilman， D. W， and Jones， M. C. （2009）. Sensitivity of northern peatland carbon dynamics to Holocene climate change. Carbon Cycling in Northern Peatlands.

[4]Jones， M.C，and Yu，Z.C.（2010）. Rapid deglacial and early Holocene expansion of peatlands in Alaska. Proceedings of the national academy of sciences of the united states of america 107， 7347-7352.

[5]Page，S.E，Rieley，J.O，and Banks，C.J.（2011）.Global and regional importance of the tropical peatland carbon pool. Global Change Biology 17， 798-818.

[6]MacDonald，G.M，Beilman，D.W，Kremenetski，K.V，Sheng，Y.W，Smith，L.C，and Velichko，A.A.（2006）.Rapid early development of circumarctic peatlands and atmospheric CH4 and CO2 variations. Science 314， 285-288.

篇5

电影《后天》将历史上从未有过的、惊心动魄的旷世灾难真实地展现在我们眼前，再次唤起了人们对日益严重的温室效应及理论上可能引起的新冰河世纪威胁的关注。

导致全球气候变暖的真正原因究竟是什么?科学家们似乎尚无定论，但是它对全球经济发展和人类社会活动的影响无疑是巨大的。目前，科学界普遍认为导致全球变暖的原因主要有人口剧增导致的大气中二氧化碳的含量不断地增加，大气环境污染，海洋生态环境恶化，土地遭侵蚀、沙化等破坏，森林资源锐减，酸雨危害，物种加速灭绝，水污染，有毒废料污染，地球周期性公转轨迹的变动等等。

在过去很长时间内，自然系统和生物地球化学循环一直使全球碳库处于动态平衡中，但近代，特别是自工业革命以来的人类活动(像森林毁坏，农业活动，化石燃料的燃烧等)导致了碳库之间的极大改变。从全球尺度来看，1861年工业革命以后，温室气体快速增长，引起了全球气候变化等一系列严峻的全球性生态环境问题，严重影响到陆地生态系统的组成、结构和功能，给人类自身的生存和可持续发展带来巨大的挑战。目前，全球变暖已经成为世界主要的环境问题之一，而由于人类活动所导致的大气温室气体浓度的增加被认为是全球变暖的主要原因，其中二氧化碳的贡献率比其它温室气体的总和还多。这种由人类活动引起的碳循环紊乱导致大气中二氧化碳浓度的日趋升高，不仅引起了世界各国对全球变暖的关注，更引起我们对二氧化碳从陆地碳库特别是土壤中，进一步释放出来，与气候系统之间可能形成的反馈效应的担忧，因此对土壤呼吸的研究就不仅仅是一个乏味的科学问题了。

但是，为什么土壤呼吸是解决地球系统之谜的一个重要部分?土壤呼吸究竟指的是什么?

何为“土壤呼吸”

土壤呼吸是土壤释放二氧化碳的过程，严格意义上讲是指在未被扰动的土壤中产生的二氧化碳的所有代谢作用，包括三个生物学过程(即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸)和一个含碳矿物质的化学氧化作用即非生物学过程。

土壤是岩石圈表面的疏松表层，是所有陆地生态系统的基础。土壤呼吸近乎是陆地生态系统土壤与大气之间二氧化碳交换的唯一途径，直接决定着土壤中碳素周转的速度。土壤呼吸的微小变化将对全球碳收支平衡产生明显的影响，并影响未来大气中二氧化碳浓度的变化情形。随着全球变暖趋势的不断加强、全球土地利用和土地覆被方式的不断变化，将有可能在一定程度上减弱陆地生态系统对含碳物质的汇聚能力，同时增加土壤呼吸的强度；相反，如果采用合适的陆地生态系统碳管理政策和实施相应的技术却有可能相应增加陆地生态系统的汇聚碳能力。因此，充分认识不同生态系统土壤与大气含碳气体(二氧化碳、甲烷、一氧化碳)交换过程以及生物环境学机制已引起学术界的高度重视。

土壤呼吸的重中之重――森林土壤呼吸

森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要部分，其动态变化也将对全球碳平衡产生深远的影响。全球森林过度采伐和其他土地滥用导致土壤二氧化碳释放的增加量已占过去两个世纪因人类活动释放的二氧化碳总量的一半，是除化石燃烧外的另一重要因素。森林土壤呼吸也是目前已建立的长期监测碳循环的重要研究对象之一，对生态学、环境科学及地球表层系统科学意义重大。

1997年，《京都议定书》认可世界主要工业化国家可以通过增加森林吸收碳的功能来履行温室气体减排任务，而草地、农业等其他植被类型并不在此列，于是发达国家开始纷纷通过改善现有森林生态系统的管理和扩大森林面积来增加本国森林汇聚碳的能力。于是，一个新的森林概念“京都森林”应运而生。

篇6

    1林业是发展低碳经济的有效途径

    林业是减排二氧化碳的重要手段。部分研究认为,林业减排是减排二氧化碳的重要手段。首先,通过抑制毁林、森林退化可以减少碳排放;其次,通过林产品替代其他原材料以及化石能源,可以减少生产其他原材料过程中产生的二氧化碳,可以减少燃烧化石能源过程中释放的二氧化碳[2]。1.1毁林、森林退化与碳排放近年来,大部分的毁林活动都是由人类直接引发的,大片的林地转变成非林地,主要活动包括大面积商业采伐以及扩建居住区、农用地开垦、发展牧业、砍伐森林开采矿藏、修建水坝、道路、水库等[3]。在毁林过程中,部分木材被加工成了木制品,由于部分木制品是长期使用的,因此,可以长期保持碳贮存,但是,原本的森林中贮存了大量的森林生物量,由于毁林,这些森林生物量中的碳迅速的排放到大气中,另外,森林土壤中含有大量的土壤有机碳,毁林引起的土地利用变化也引起了这部分碳的大量释放。因此,毁林是二氧化碳排放的重要源头。毁林已经成为能源部门之后的第二大来源,根据IPCC的估计,从19世纪中期到20世纪初,全世界由于毁林引起的碳排放一直在增加,19世纪中期,碳排放是年均3亿t,在20世纪50年代初是年均10亿t,本世纪初,则是年均23亿t,大概占全球温室气体源排放总量的17%。因此,IPCC认为,减少毁林是短期内减排二氧化碳的重要手段。

    1.2林木产品、林木生物质能源与碳减排①大部分研究认为,应将林产品碳储量纳入国家温室气体清单报告,主要理由是林产品是一个碳库,伐后林产品是其中一个重要构成部分[4]。通过以下手段,可以减缓林产品中贮存的碳向大气中排放:大量使用林产品,提高木材利用率,扩大林产品碳储量,延长木质林产品使用寿命等。另外,也可以采用其他有效的手段来减缓碳的排放,降低林产品的碳排放速率,如合理填埋处置废弃木产品等方式,这样,甚至可以让部分废弃木产品实现长期固碳。在森林生态系统和大气之间的碳平衡方面,林产品的异地储碳发挥了很大的作用。②贾治邦认为,大量使用工业产品产生了大量的碳排放,如果用林业产品代替工业产品,如减少能源密集型材料的使用,大量使用的耐用木质林产品就可以减少碳排放。秦建华等也从碳循环的角度分析了林产品固碳的重要性,林产品减少了因生产钢材等原材料所产生的二氧化碳排放,又延长了本身所固定的二氧化碳[5]。③以林产品替代化石能源,也可以减少因化石能源的燃烧产生的二氧化碳排放。例如,木材可以作为燃料,木材加工和森林采伐过程中也会有很多的木质剩余物,这些都可以收集起来用以替代化石燃料,从而减少碳的排放;另外,林木生物质能源也可以替代化石燃料,减少碳的排放。根据IPCC的预计,2000—2050年,全球用生物质能源代替的化石能源可达20~73GtC[6]。相震认为,虽然通过分解作用,部分林产品中所含的碳最终重新排放到大气中,但因为林业资源可以再生,在再生过程中,可以吸收二氧化碳,而生产工业产品时,由于需要燃烧化石燃料,由此排放大量的二氧化碳,所以,使用林产品最终降低了工业产品在生产过程中,石化燃料燃烧产生的净碳排放[7]。林产品通过以下两个方面降低碳排放量:一是异地碳储燃料,二是碳替代。这两方面可以保持、增加林产品碳贮存并可以长期固定二氧化碳,因此,起到了间接减排二氧化碳的作用。从以上分析可知,林业是碳源,因此在直接减排上将起到重大作用;林业可以起到碳贮存与碳替代的作用,可以间接减排二氧化碳。因此,林业是减排二氧化碳的重要手段。有些研究认为林业在直接减排二氧化碳方面的作用不大。这是基于较长的时间跨度来考察的,认为林业并不是二氧化碳减排的最重要手段,工业减排是发展低碳经济的长久之计;但是从短时间尺度来考察,又由于CDM项目的实施,林业是目前中国碳减排的一个重要的不可或缺的手段。

    2森林碳汇在发展低碳经济中发挥的作用巨大绝大部分的研究认为,林业是增加碳汇的主要手段。

    谢高地认为,中国的国民经济体系和人类生活水平都是以大量化石能源消耗和大量二氧化碳排放为基础。虽然不同地区、不同行业单位GDP碳排放量有所差别,但都必须依赖碳排放以求发展。这种依赖是长期发展形成的,是不可避免的,我国现有的技术体系还没有突破性的进展,在这之前要突破这种高度依赖性非常困难,实行减排政策势必会影响现有经济体系的正常运行,降低人们的生活水平,也会产生相应的经济发展成本[8]。谢本山也认为,中国还处于城镇化和工业发展的阶段,需要大量的资金和先进的技术才能使这种以化石能源为主要能源的局面有所改变,而且需要很长的周期,目前的条件下,想要实现总体低碳仍然存在较大的困难。与工业减排相比,通过林业固碳,成本低、投资少、综合收益大,在经济上更具有可行性,在现实上也更具备选择性[9]。从碳循环的角度上讲,陶波,葛全胜,李克让,邵雪梅等认为,地球上主要有大气碳库、海洋碳库、陆地生态系统碳库和岩石圈碳库四大碳库,其中,在研究碳循环时,可以将岩石圈碳库当做静止不动的,主要原因是,尽管岩石圈碳库是最大的碳库,但碳在其中周转一次需要百万年以上,周转时间极长。海洋碳库的周转周期也比较长,平均为千年尺度,是除岩石碳库以外最大的碳库,因此二者对于大气碳库的影响都比较小。陆地生态系统碳库主要由植被和土壤两个分碳库组成,内部组成很复杂,是受人类活动影响最大的碳库[10]。从全球不同植被类型的碳蓄积情况来看,森林地区是陆地生态系统的碳蓄积的主要发生地。森林生态系统在碳循环过程中起着十分重要的作用,森林生态系统蓄积了陆地大概80%的碳,森林土地也贮藏了大概40%的碳,由此可见,林业是增加碳汇的主要手段。聂道平等在《全球碳循环与森林关系的研究》中指明,在自然状态下,森林通过光合作用吸收二氧化碳,固定于林木生物量中,同时以根生物量和枯落物碎屑形式补充土壤的碳量[11]。在同化二氧化碳的同时,通过林木呼吸和枯落物分解,又将二氧化碳排放到大气中,同时,由于木质部分也会在一定的时间后腐烂或被烧掉,因此,其中固定的碳最终也会以二氧化碳的形式回到大气中。所以,从很长的时间尺度(约100年)来看,森林对大气二氧化碳浓度变化的作用,其影响是很小的。但是由于单位森林面积中的碳储量很大,林下土壤中的碳储量更大,所以从短时间尺度来看,主要是由人类干扰产生的森林变化就有可能引起大气二氧化碳浓度大的波动。根据国家发改委2007年的估算,从1980—2005年,中国造林活动累计净吸收二氧化碳30.6亿t,森林管理累计净吸收二氧化碳16.2亿t。李育材研究表明,2004年中国森林净吸收二氧化碳约5亿t,相当于当年工业排放的二氧化碳量的8%。还有方精云等专家认为,在1981—2000年间,中国的陆地植被主要以森林为主体,森林碳汇大约抵消了中国同期工业二氧化碳排放量的14.6%~16.1%。由此可见,林业在吸收二氧化碳方面具有举足轻重的作用。

篇7

【关键词】广西；土壤有机碳库；土壤碳密度；GIS

陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分，土壤碳库是陆地最大的碳储库。土壤有机碳的积累和分解的速率直接影响着大气中CO2浓度的变化，作为温室气体的CO2，对全球的温度变化起着关键作用，大气CO2浓度的上升、全球气候变暖，使土地利用模式及其变化对土地生态系统碳循环的影响研究成为当前的热点和难点。全球1m深土壤的有机碳含量约为1500Pg C，是植被碳库（550±100 Pg C）的3倍，大气碳库（805 Pg C）的2倍。土地利用变化主要对0～20cm土层内的土壤有机碳产生影响，且对第一层的影响比第二层的大。陆地生态系统是人类活动最频繁的地方，任何微小的扰动变化都可能影响到大气和土壤之间碳循环的平衡，进而改变人类的生存环境。因此不论是从研究地球各个圈层之间的物质循环还是从认识自然资源以便为人类更好的利用，都具有重要的参考价值和指导意义。

土壤有机碳储量研究一般是按照植被类型、土壤类型、生命带或模型法来做统计。

1 研究地区和研究方法

1.1 自然概括

广西壮族自治区地处祖国南疆，位于东经104°26'―112°04'，北纬20°54'―26°24'之间，北回归线横贯全区中部。全区土地总面积23.67万平方公里，占全国总面积2.47%。广西地貌总体是山地丘陵性盆地地貌，呈盆地状，其特征是：丘陵错综，占广西总面积10.3%；喀斯特广布，占广西总面积37.8%；山系多呈弧形，层层相套。广西是全国降水量最丰富的省区之一，各地年降水量为1080～2760mm，大部分地区在1300～2000mm之间。其地理分布具有东部多，西部少；丘陵山区多，河谷平原少；夏季迎风坡多，背风坡少等特点。由于受冬夏季风交替影响，广西降水量季节分配不均，干湿季分明。4～9月为雨季，总降水量占全年降水量的70%～85%，强降水天气过程较频繁，容易发生洪涝灾害；10～3月是干季，总降水量仅占全年降水量的15%～30%，干旱少雨。

1.2 数据来源

该研究数据来源于广西第二次土壤普查，以土种为基础分类单元的土壤分类级别，全区共观察土壤剖面186973个，其中水稻土平均208亩一个，耕作旱地土壤平均318亩一个，林荒地平均8396亩一个，共分析土壤剖面样15112个（39369层次），理化样53339个，速测样1043381个，共约480万个分析数据。

根据广西第二次土壤普查资料，调查土壤面积为20.08×104km2。其中石灰土所占面积最大：棕色石灰土、棕色石灰泥土占棕色石灰土区域的面积比分别为13.5%和61.7%，红色石灰土、红色石灰泥土占红色石灰土区域的面积比分别为66.1%，17.4%。

1.3 研究方法

利用地理信息系统软件ArcGIS将广西1：50万的土壤图数字化，建立以土种为单位的空间数据库，然后计算各土属每个土层的有机碳含量：选取该土属内所有土壤的典型剖面，按照土壤发生层分别采集土壤有机质的含量、土层厚度、容重等数据，部分土壤容重采用平均值，计算出每个土属的土壤有机质含量，（有机质含量乘以Bemmelen换算系数得0.58作为计算有机碳含量的常量），建立土壤有机质的属性数据库；利用Arc/Info的空间分析功能计算出广西各类土壤的有机碳含量，并绘制广西土壤有机碳密度（土壤有机碳含量与土壤面积的比值）分布图。

各类土壤的有机碳含量：

Ci=0.58×Si∑（HjOjWj）

式中，i为土壤类型，Ci为第i种土壤类型的有机碳储量（t），Si为第i种土类的面积，Hj为第i种土壤的j层的土属平均厚度，Oj为第i种土属的j层的土壤平均有机质含量，Wj为第i种土壤的j层的土属平均容重。

本文土壤有机碳储量的计算方法与王绍强等的方法相同，但计算单位和土壤剖面数量不同。

研究采用如下流程：

数据采集：来源于广西第二次土壤普查以土种为基础分类单元的土壤人类级别，全区共观察土壤剖面186973个其中水稻土平均208亩一个，耕作旱地土壤平均318亩一个，林荒地平均8396亩一个，共分析土壤剖面样15112个（39369层）。

土壤剖面有机质数据库：将广西第二次土壤普查的个种土种的属性数据录入ArcGIS数据库。

广西土壤图数字化：将广西全区的地形图进行矢量化。

空间分析：利用ArcGIS自带的空间分析工具，对数据和矢量图进行分析，得出最后成果图。

2 结果与分析

2.1 土壤有机碳含量

在ArcGIS技术的支持下，运行研究方法，结果表明：0～100cm剖深下广西有机碳储量为16.80×108t，土壤平均有机碳密度为8.37kg/m2。

黑泥田、黑色石灰泥土和烂疤锏挠谢碳密度最高，分别为28.45kg/m2、22.26kg/m2和21.03 kg/m2，这些土壤由于形成发育于山麓坡地以及山间各种微起伏地形的凹地中，有机质分解缓慢，腐殖质富集，造成土壤有机质积累，因此总体上土壤有机密度较高，总面积有293.2km2，占广西土壤面积的0.15%，土壤有机碳储量为54.59×105t，占总储量的0.32%。

杂沙赤红泥土、海积泥土的有机碳密度较低，分别为6.53kg/m2和2.71 kg/m2，分布面积为14.40km2，占广西土壤总面积的0.07%，有机碳含量占总储量的0.027%。

棕色石灰土、沙泥红壤和沙泥赤红壤是广西分布最广的土壤，其平均土壤有机碳密度分别是3.64 kg/m2、6.28 kg/m2和4.55 kg/m2；分布面积分别为4975.9km2、36433.3km2和36967.6km2，分别占全区土壤面积的2.48%、18.14%和18.41%，其土壤有机碳储量分别为26.83%、10.85%和7.98%。棕色石灰土有机质含量高，土层较黑色石灰土深厚，也比较连片，有机质及速效养分都比较丰富，适合各种植物生长，但岩溶地区一般地表水小，地下水埋藏深，水分蒸发大，土壤环境干旱，仅有稀疏灌丛，植被覆盖率低，水土流失大。沙泥红壤一般地处丘陵顶部或中、上部，土体分化层较浅，土层薄，较少开垦利用，多为林、荒地，有机质含量较高。沙泥赤红壤是广西南部的重要土壤资源，生产潜力大，肥力中等。

水稻土作为农业生产的主要土壤，在全区各地都有分布，面积20941.9km2，其平均碳密度为11.4kg/m2，高于全区的平均水平，这主要是由于水稻土长期淹水，且受人为增加肥力的影响，有机质积累较丰富，水稻土土壤有机碳储量2391.9×105t，占全区有机碳储量的14.24%。

2.2 广西土壤有机碳分布特征

土壤有机碳密度空间分布受诸多因子影响，如气候、地形、岩性、土壤和土地利用/覆被等。地表覆被是土壤有机碳的主要来源。就广西而言，从北部百色及桂林等地的原始森林出发，经中部盆地、丘陵至沿海，植被覆盖度总体呈现逐级降低趋势，这也在宏观上决定了广西土壤有机碳密度的分布也具有相似的走势。

气候类型多样，夏长冬短。从气候区划而论，广西北半部属中亚热带气候，南半部属南亚热带气候；从地形状况来看，桂北、桂西具有山地气候一般特征，“立体气候”较为明显，小气候生态环境多样化；而桂南又具有温暖湿润的海洋气候特色。所以从气候条件看，广西北部较之南部，冬季长夏季短，年平均气温低，更有利于有机碳的积累，故北部有机碳密度高于南部。

从全区土壤有机碳密度总体分布图上看（广西土壤有机碳密度分布图），广西西北部、东北部的土壤及南部沿海少量土壤有机碳密度高于中部盆地及山区，土壤有机碳密度为5～7 kg/m2的地区主要分布在桂东的大部分地区，总面积53059.3 km2，占自治区土壤面积的26.42%；土壤有机碳密度为7～9 kg/m2的地区主要有来宾市、河池市的东南以及百色至崇左市的区域，总面积25679.4 km2，占全区土壤面积的12.79%；碳密度为9～11kg/m2的地区主要分布在百色市西部及北部，河池市东北部，桂林北部及东南部，总面积为23008.4km2，占全区土壤面积的11.46%为三者合计占全区土壤面积的50.67%。可见，全区有机碳密度主要在5～11 kg/m2范围内变化。

广西土壤有机碳密度分布图（单位kg/m2）

土壤有机碳密度5 kg/m2的地区主要分布在桂中、桂西及桂北的广大地区，总面积为62468.9km2，占广西土壤面积的31.10%；而土壤有机碳密度11 kg/m2的主要分布在百色市北部及西北部、河池东南部、桂林东南部及钦州市和防城港市周边，总面积36979.0 km2，占全区土壤面积的18.4%。

2.3 广西土壤有机碳密度的比较

砖红壤、红壤、赤红壤是广西的主要土壤类型，分布面积广，占广西土壤面积的64.10%，其土壤有机碳密度0.85～13.45 kg/m2，变化范围较大，这是因为广西地处热带亚热带地区，全年降水较多，温度较高，植物生长茂盛但分布不均衡，长势不同，导致分解速度有快慢之分，且如果土地利用不合理，很容易造成土壤有机质的损失。

3 结语

广西土壤有机碳储量的计算是根据第2次土壤普查的土壤剖面的深度计算的，但土壤剖面以下，仍然含有部分有机碳，加上土壤空间分布的复杂性以及人为活动因素的影响，因此实际广西土壤有机碳含量的数值应该比计算的更大。

广西0～100cm标准剖深土壤有机碳储量为16.80×108t，0～20cm剖深土壤有机碳含量为6.72×108t，占土壤有机碳含量的40.0%，广西地处我国南部边疆，境内以山地为主，山地、丘陵约占陆地面积的68.3%，地形地质条件复杂，雨水充沛且较集中，大雨、暴雨较多，冲蚀力强，极易造成水土流失，土壤有机质的损失。如果不加以阻止，广西土壤腐殖质的损失可以造成生态危机，因为土壤腐殖质是地球表面太阳能的主要累积器，也是保证生物圈生态系统稳定的土壤生产力。

综上所述，必须从源头上治理水土流失，减少乱砍乱伐，升级农业结构，因地制宜，改革生产关系，才能根本上解决土壤有机碳不断流失的局面，改善生态效益，促进农业及广西经济又好又快发展！

参考文献：

[1]刘纪远，王绍强，陈镜明等，1999-2000年中国土壤与碳氮蓄积量与土地利用变化[J].地理学报，2004，59（4）

[2]周绪，刘志辉，菊春燕等.基于RS和GIS分析干旱区土地利用/覆被变化对陆地植被碳储量的影响[J].干旱地区农业研究，2007（6）

[3]Lal R. 1999. Word soils and greenhouse effect.IGBP Global Change Newsletter，37，4～5

[4]Houghton R A. Balancing the global carbon budget [J].Annual Review of Earth and Planetary Sciences， 2007（1）

[5]Wang S-Q（王绍强），Zhou C-H（周成虎），L K-R（李克让）.2000.Analysis on spatial distribution of soil organic carbon reservoir in China.Acta Geogr Sin（地理学报），55（5）：53～544（in Chinese）

[6]Zhong J-H（钟继洪），Zhang B-G（张秉刚），Tang S-Y（唐淑英），eds.1998.Soil Physics and Management of Agricultural Development in Guangdong.Guangzhou：Guangdong Science and Technology Press.34～629（in Chinese）

[7]邓万刚，吴蔚东，陈智明，等.土地利用方式及母质对土壤有机碳的影响[J].生态环境，2008（3）

[8]Li L-H（李凌浩）.1998.Effects of land-use change on soil carbon storage in grassland ecosystems.Acta Phytoecol Sin（植物生态学报）.22（4）：300～302（in Chinese）

[9]Wang Q-B（王其兵），Li L-H（李凌浩），Liu X-H（刘先华），et al.1998.Spatial heterogeneity of soil organic carbon and totai nitrogen in an Xilin River basin grassland，Inner Mongolia.Acta Phytoecol Sin（植物生态学报），22（5）：409～414（in Chinese）

篇8

关键词 钠冷快堆；超临界；布雷顿循环系统

中图分类号：TL3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0192-02

钠冷快堆（SFR）是GIF推荐的第IV代先进核能系统六种堆型中发展时间最长，技术最成熟的堆型，也是目前唯一经过现实工程验证的第四代堆型，其增殖和嬗变特点使得快堆技术发展一直是国际上核能技术发展的重要方向。到目前为止，基于水/汽介质的郎肯循环仍然是钠冷快堆技术的唯一合适选择，由此带来的钠水反应问题成为钠冷快堆中最主要的安全问题之一。为了避免钠水反应对堆芯的影响，钠冷快堆需设置中间回路及钠水反应事故保护系统，以尽可能提高安全性能，这大大增加了钠冷快堆的建造成本和运行成本。

1 应用于SFR的S-CO2布雷顿循环基本方案

超临界介质指温度和压力处于其临界点以上的兼具液体和气体性质的流体。CO2的临界温度是30.98℃，临界压力为7.38 MPa。超临界CO2的黏度相当于气体的黏度，具有良好的传递性和快速移动能力；密度能够随压力的增大而增大[1]。由于其可以达到较高的密度且比热容高，这使得减小能量转换系统设备如热交换器、透平机等尺寸成为可能，从而可以降低设备造价，减少反应堆成本。这在增强核能系统的经济性上具有很强的吸引力。

超临界CO2应用于SFR能量转换系统中，采用不存在工质相变的布雷顿循环。布雷顿循环是一种定压加热理想循环，目前在燃气轮机中广泛采用。

图1给出了不同工质的循环热效率，由图中可以看出，透平机入口温度在中温范围（500℃-650℃）时，S-CO2布雷顿循环效率能够超过45%。目前世界上已经建造或即将建造的快堆堆芯出口温度一般在530℃-550℃，因此，超临界二氧化碳布雷顿循环系统应用于钠冷快堆极具工程应用前景。

图1 不同工质的循环热效率比较

钠冷快堆的S-CO2布雷顿循环系统流程图如图2所示，被快堆热源加热后的高温高压超临界二氧化碳首先进入气轮机做功，做功后的乏气经回热器低温侧流体冷却后，再由冷却器冷却至所需的压缩机入口温度，进入压缩机形成闭式循环。为提高循环效率，设置高、低温回热器和再压缩压缩机，以解决由于回热器高、低温侧比热不同导致的换热器“夹点”问题并降低冷却器带走的热量。

图2 钠冷快堆S-CO2布雷顿循环系统流程图

与郎肯循环的SFR相比，SFR以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环具有以下优点。

1）循环结构简单。

2）可以降低压缩机工作量，从而提高循环效率。

3）高压高密度的气体使减少透平机组尺寸成为可能，提高了反应堆的经济性能。

4）由于不存在Na-水反应，提供了消除SFR二回路的可能。

2 钠冷快堆应用S-CO2的技术方案

国际上快堆发展较快的国家均对采用超临界二氧化碳布雷顿循环的能量转换系统产生了极大的兴趣，提出了多种技术方案。其中发展进展较快的是美国ABTR[2]项目和韩国KALIMER-600项目。

ABTR（AdvancedBurnerTestReactor）是美国阿贡国家室正在设计的热电功率分别为250MW/95MW的下一座钠冷快堆[3]，其以超临界CO2为介质的系统流程如图3所示。和钠冷快堆钠系统的传统方案相比，ABTR仍然保留了中间二回路，所不同的是钠-水蒸汽发生器由钠-CO2热交换器取代。

图3 ABTR钠冷快堆S-CO2循环流程图

KALIMER-600是韩国计划建造的示范快堆电站，其以超临界CO2为介质的系统流程如图4所示。其方案中去掉了钠冷快堆传统的中间回路，超临界CO2直接同堆芯出来的钠通过钠-CO2热交换器进行换热，设备减少，系统尺寸也大幅度缩减[4]。目前韩国正在进行超临界CO2能量转换系统压缩机和透平机的初步设计。

图4 不带中间回路的钠冷快堆S-CO2循环流程图

ABTR和KALIMER-600的钠-CO2热交换器均为印刷电路板式热交换器PCHE[5]（printed circuit heatexchanger）。PCHE是一种传热性能优良的紧凑式换热器，板上刻有细小的D形槽（图5），采用光电-化学蚀刻及扩散粘结技术，可使PCHE流动的水力直径控制在1 mm左右。与传统的管壳式换热器、板式换热器等相比，PCHE因单位结构传热面积较大，传热效率较高，同时具有高压、高强度，设计灵活，效率高的优点。

图5 PCHE及其D型槽流道

上述两种方案的主要区别在于超临界二氧化碳循环的热源不同。然而，循环的热源对循环本身的设计影响并不大。设置中间回路的循环相对于直接循环在效率上的损失主要有两方面决定：中间回路冷却剂流动耗功和透平机入口温度降低。根据初步计算，中间回路以液态钠为冷却剂，则设置中间回路相对于不设置中间回路的效率降低为2%，这说明在热工水力参数及组件特性优化上，两种方案基本一致。

3 安全性分析

基于水/汽介质的郎肯循环仍然是目前钠冷快堆技术工程应用的唯一选择，由此带来的钠水反应问题是钠冷快堆最为关注安全问题之一。与之相比，钠-CO2化学反应具有如下特点。

1）与钠-水剧烈反应不同，CO2与钠的反应非常缓慢。反应具有一定的条件：高温、高压。

2）CO2与钠发生作用的主要产物是氧化钠、碳酸钠、碳等固体物质[6]，基本不会产生爆炸性气体（如钠水反应的H2）。

3）PCHE热交换器通道为mm级维通道，即使出现破口，尺寸较小。固态反应物可以自封（self-Plugging）破口（图6）。

图6 不带中间回路的钠冷快堆S-CO2循环流程图

尽管采用超临界CO2布雷顿循环的钠冷快堆安全隐患-钠水反应问题不再存在，安全性得到了极大提高，但由于钠-CO2发生的可能仍然存在，钠-CO2的反应机理、探测手段、安全措施、杂质对堆芯流道的影响仍在研究中，从技术成熟度的角度考虑，推荐我国钠冷快堆的超临界CO2循环系统采用设置中间回路的方案。

4 结论和建议

在中温范围（550～650℃）内，S-CO2布雷顿循环效率能够超过45%，应用于钠冷快堆的超临界二氧化碳布雷顿循环系统极具工程应用前景，并从技术成熟度的角度，给出了我国钠冷快堆超临界CO2循环系统的推荐方案，建议作为后续的研发方向。

参考文献

[1]黄彦平，王俊峰.超临界二氧化碳在核反应堆系统中的应用[J].核动力工程，2012（33）.

[2]Chang-Gyu Park. Gyeong-Hoi Koo. Design and Structural Evaluation of theABTR IHTS Piping for Representative Duty Events of a LEVEL A Sevice[J].Transactions of the Korean Nuclear Society Autumn Meeting PyeongChang，Korea，October 31-31， 2008.

[3]Y.I.Chang，P.J.Finck，and C.Grandy . Advanced Burner Test Reactor Preconceptual Design Report.ANL-ABR-1.

[4]Alwxabder R. Lidington， 2007.Tools for Supercritical Carbon Dioxide Cycle Analusis and the Cycle’s Applicability to Sodium Fast Reactors.

篇9

关键词：低碳经济；低碳旅游；可持续发展

中图分类号：F019.1 文献标识码：A

文章编号：1005-913X（2012）08-0175-02

在低碳经济的大背景下，推行低碳旅游，倡导低碳消费是河南省旅游业可持续发展的必然趋势。

一、低碳经济、低碳旅游的内涵

所谓低碳经济，就是低能耗、低污染、低排放为基础的绿色经济，其核心是在市场机制基础上，通过制度框架和政策措施的制定及创新，形成明确、稳定的引导及鼓励，推动提高能效技术、节约能效技术、可再生能效技术和温室气体减排技术的开发和运用，促进整个社会经济朝向高能效、低能耗和低碳排放的模式转型。低碳经济是全球未来经济发展的主流方式，摒弃“三高”经济增长模式，倡导“三低”经济运行模式，实现经济、社会和环境的协调可持续发展。

2009年9月，国务院总理专门主持国务院常务会议，部署中国应对气候变化工作。同年11月25日，国务院讨论并原则通过了《关于加快发展旅游业的意见》，会议认为旅游业兼具经济和社会功能，资源消耗低、带动系数大、就业机会多、综合效益好，提出把旅游业培育成国民经济的战略性支柱产业，推进节能环保，大力倡导健康旅游、文明旅游、绿色旅游。在《中国旅游业“十二五”发展规划纲要》中总体要求指出基本原则之一是坚持节能环保，推进低碳旅游方式。发展循环经济，合理利用资源，强化旅游业发展科技支撑，丰富文化内涵，实现旅游业可持续发展。

在全球与中国政府大力提倡低碳理念、发展低碳经济的新形势下，作为战略性支柱产业的旅游业，推行低碳旅游、倡导低碳消费是河南省旅游业可持续发展的新形式。

二、低碳经济下河南省旅游业发展趋势及存在问题

近年来，河南省采取多种措施，着力推进节能减排，加强了对高能耗产业市场准入管理，停止审批焦化、电石、铁合金、化学制浆（草浆）、酒精等项目，从严控制产能过剩的电站项目和规模小的化工项目等。通过技术进步提高能源使用效率、开发利用天然气和煤气、提高环境绿化率，维护自然的碳汇能力。一些产业通过技术改造减排效应显著，有效减少了温室气体排放。

作为河南省重点培育的优势产业之一——旅游产业， 在低碳经济的背景下，发展低碳旅游是推进经济结构调整，转变发展方式的必由之路。“十一五”期间，河南省旅游产业呈现持续、快速、健康发展的良好势头，各项指标与“十五”末相比实现倍增，增速高于全国平均增速10个百分点。 “十二五”期间预计河南省人均生产总值年均增速达到10%。旅游消费将进入大众消费阶段，成为居民消费的重要组成部分，休闲、度假成为居民消费新趋势，国内旅游成为旅游市场的主体。这种趋势将促进河南省旅游产业爆发性增长，成为扩内需、促消费、保经济增长的主要推动力。

虽然河南省旅游业在经济产业中地位进一步提升，综合带动作用也更加突出。但是在大力发展低碳经济的形势下，河南省旅游业发展还存在着几个问题。

首先，旅游资源的盲目开发与利用。由于经济利益的驱使，盲目开发旅游景区（点），在旅游景区（点）的建设中重开发，轻保护，使得景区（点）布局分散，整合不足，同质化严重，造成许多不可再生的资源损害和浪费。同时旅游景区（点）的吸引力弱，知名旅游品牌不多，游客以观光为主，停留时间短，消费水平低，并且客源波动性大，节假日热，景区游客容量超载，从而增加了碳排放量，导致旅游景区（点）市场竞争力和辐射力较弱，旅游综合经济效益和环境效益差。

其次，旅游企业运营中对环境造成一定的污染。旅游企业运营中主要包括餐饮业、住宿业、娱乐业和运输业的参与者，在生产运营过程中，一些经营者为追求个人利益最大化，使用高碳排放、高能耗、高污染的“三高”产品，不仅浪费了许多资源而且对环境产生严重的影响。

最后，旅游参与者低碳环保意识的不足。

目前人们的生活方式呈现高碳化趋势，虽然大多数旅游参与者对低碳旅游持积极态度，但是多年的生活习惯成为落实低碳措施的阻碍，而且有相当一部分旅游参与者对低碳认识水平不足和存在误区，导致不知道该如何实施低碳行为。

三、河南省旅游业可持续发展对策

抓住“十二五”时期发展机遇，立足满足人民群众旅游需求，把旅游产业放在国民经济更加优先的位置来发展，放在加快新型工业化、城镇化和推进农业现代化的大格局中来谋划，放在产业升级和提高产业竞争力的大背景下去考虑，充分发挥河南省旅游产业的综合优势，全面释放河南省旅游产业的巨大潜能，倡导旅游参与者从低碳技术、碳汇潜力和低碳生活方式三方面大力推行低碳旅游。

（一）积极发展和运用低碳技术

1.旅游资源开发

为了在旅游资源开发中实现“资源—产品—再生资源”的闭环反馈式循环过程，在低碳经济的背景下，利用生态学理论和循环经济法则，创建低碳循环型景区。结合国际相关绿色环保标准和国家出台的政策要求，制定切实可行的景区环保与开发的地方性法规，在景区创建中对资源开发利用的审批、景区容量规模的控制、景区配套设施智能化、环保化水平、清洁能源利用以及对游客的宣传教育等方面进行控制要求。从而降低碳排放量，实现创建低碳循环型景区。并且在河南省大力推广和实施低碳旅游时应采用低碳循环型景区的示范推广机制。目前焦作市通过发展旅游把黑色煤城变为绿色山水城市，成为资源枯竭型城市成功转型的全国范例，被全国旅游界誉为“焦作现象”。栾川县以旅游业为引领，实现了从国家级贫困县向“中国旅游强县”跨越的“栾川模式”。把这些合理利用资源与能源，有效控制资源消耗，减少污染物排放的典型模式，在不同层面进行经验总结，积极稳妥全面规范化推广低碳循环型景区。

2.旅游内容确定

（1）旅行社

在旅游行程中，旅行社企业为了树立绿色品牌，可以通过低碳绿色营销，为游客设计出可行的低碳旅游产品和线路。特别是在旅游节能减排的重点之一交通方面，相关资料显示，航空飞行交通占总排放量的3%，预计到2050年会达到7%，其他旅游交通、住宿和相关活动造成的二氧化碳排放占总排放量的1%-3%。因此，当旅行社在设计线路和选择交通方式时，结合河南省各旅游目的地的地理优势，应采用低碳技术装备、降低燃料消耗的交通工具，尽可能实现低碳组团。

（2）旅游餐饮住宿

旅游活动中餐饮住宿占用了旅游消费大部分的能源和水资源，为了倡导绿色消费，保护生态环境和合理使用资源，餐饮饭店应坚持低碳清洁生产和减少一次性用品的使用。在建筑、供热、空调、照明、电器使用和水资源利用等方面采用新技术，提高节能减排水平。比如利用风源热泵系统或地热提供热水和蒸汽，利用中央空调系统的智能控制系统，提高综合节能效果。建立有利于节能减排的员工培训管理、客人宣传教育以及相应的激励机制和制度。从而使旅游餐饮住宿节约资源，减少污染物排放，对环境起到保护作用。

（二）在旅游中发展碳汇潜力

碳汇是指从空气中清除二氧化碳的过程、活动和机制。它主要是指森林吸收并储存二氧化碳能力。有关资料表明，森林面积虽然只占陆地总面积的1/3，但森林植被区的碳储量几乎占到了陆地碳库总量的一半。因此在降低大气中温室气体浓度、减缓全球气候变暖中，具有十分重要的独特作用。

根据河南省林业厅统计数字显示，2008年全省有林地面积502.02万公顷，森林面积336.59万公顷；森林覆盖率20.16%（林木覆盖率26.53%）；与2003年相比，全省森林面积净增66.29万公顷，森林覆盖率提高3.97个百分点。特别是，栾川县地处洛阳市区西南，栾川森林资源丰富，森林覆盖率83.3%，名列河南省第一，有“中原肺叶”之称。河南旅游各地可根据自身地理森林特点，增加景区森林覆盖率，加大绿化面积，有效的吸收和储存二氧化碳，保护和美化旅游区环境。

（三）倡导低碳旅游生活方式

1.发挥政府引导宣传作用和加大政府执法监管力度

低碳旅游应以政府主导为动力，在低碳经济的背景下，加快转变发展方式，引导旅游企业和旅游消费者的积极参与，从而实现河南省的低碳旅游的健康快速发展。建立和完善全省低碳旅游发展政策，制定相关地方性法规，严格执行环境保护法律，切实加强旅游建设项目的审批和环境执法力度，严格禁止批复耗能高、排污量大的旅游项目。对于旅游企业实施节能减排、降低二氧化碳排放，可再生资源循环使用以及低碳项目开发的，政府应在税收减免、财政补贴、融资信贷渠道等方面进行扶持。

河南省政府相关部门也可以充分利用电视、报纸、广告等多种媒体，以及举行一些低碳公益活动，加大对低碳旅游生活方式的宣传和教育力度。通过广泛宣传教育，使人们形成低碳思维方式，在日常生活中从小事做起，节约能源和资源，倡导低碳排放，增强公众的绿色环保意识，从而使公众积极自觉的低碳旅游。

2.积极倡导低碳消费

在旅游活动中，积极提倡公众低碳消费。在消费过程中，支持循环消费，倡导节约消费，使公众形成良好的消费习惯，促进消费方式的转变。主要从购买旅游产品和娱乐旅游两层次引导和实现低碳绿色消费。旅游中绿色消费行为是崇尚自然和保护生态，避免或减少对环境的破坏的适度节制性消费。对于低碳旅游产品的包装是在不影响性能情况下，力求所用材料最少、易于回收和再循环的的适度包装。也就是说，倡导公众不购买过度包装的旅游产品，用环保的手提袋代替塑料袋等。而娱乐旅游以不破坏环境和浪费资源为目的，多采用在旅游目的地可以就地取材，旅游者参与性强的活动或游戏。

四、结束语

河南作为旅游资源大省之一，不仅具有优美的自然生态环境，而且具有繁荣的经济和灿烂的文化留下的丰富文化史迹。依托这种资源、区位交通、文化等特色和优势，在低碳经济的背景下，加强生态环境保护、节约集约利用资源，严格控制污染物排放量，实现自然资源和环境容量高效利用，不断提高河南省低碳旅游可持续发展的能力。

参考文献：

[1] 蔡 萌，汪宇明.低碳旅游：一种新的旅游发展方式[J].旅游学刊，2010，25（1）：13-17.

篇10

加利福尼亚州劳伦斯・利弗莫国家实验室气象专家肯・卡尔德拉指出：“我们正在改变大洋的化学成份，而且我们不知道将会出现什么情况。”随着大气中二氧化碳总量不断上升，更多气体与海水反应生成重碳酸盐和氢离子，因而不断增强表层海水的酸性。冰河期后海洋酸碱值为 8．3，工业化时代二氧化碳大量排放前酸碱值又降到 8．2。目前达到 8．1。

为了推测将来会发生的情况，卡尔德拉与同事米切尔・维克特采用“常规工业”方案推导，该方案贯穿本世纪二氧化碳排放上升与人口和经济增长呈正比例发展模式，然后随着化石燃料消耗殆尽呈现下降态势。常规工业方案预测大气二氧化碳水平在约2300年前后达到百万分之 1900的高峰值，是目前含量的5倍。研究人员推算由于海洋将吸收部分这种二氧化碳，到2300年表层海水酸碱值将降到7．4，并且保持这种低水平达数百年之久。

3亿年以来，大气二氧化碳含量曾经几度上升超过百万分之2000水平。卡尔德拉认为由于海床上重碳酸盐岩石起着天然缓冲剂作用，始终限制海水酸化，所以上述情况从未促使海洋酸碱值低于7．5。然而这一演变过程耗时1万年左右，足以通过地质构造活动中和、沉积，但是无法控制人类活动或小行星碰撞地球之类自然灾害造成更为迅猛的变化。

现在尚不清楚如此剧烈的酸性变化会对海洋生物构成多大影响。不过酸化有溶解碳酸盐的发展趋势，因此受危害最为严重的海洋生物将是那些具有钙质碳酸盐外壳或外骨骼的海洋生物，诸如珊瑚和某些海藻。在巨大空间自成一体的温室生物圈2号内，以2倍二氧化碳大气含量现状的多次试验显示，这类动物体内钙质碳酸盐生成速度下降了40％。

同时，对公海叶绿素水平的卫星观测显示，光合作用从二氧化碳中产生新生物所体现的主要生产率过去几十年来显著下降。戈达德空间飞

行指挥中心的研究小组对两种仪器收集的信息资料进行比较：这两种仪器分别是从1979― 1988运作的沿海区域颜色扫描仪和自1997年至今一直工作的海洋观测广域景色传感器。研究人员发现自1980年以来海洋生产率已经平均下降了6％。虽然存在地区差异，但是格雷格认为可能由多种因素造成。在北方水域海面温度已经升高，不断降低水层间混合能力以及减少表层水域的营养供给。这种现象可能已经削弱海洋生产率。与此同时，尘埃云系携带的过量营养物质有可能已经促进赤道水域生产率上升。