中国土地沙漠化对大气CO[,2]含量的影响[1]

作者：段争虎刘新民屈建军

干旱区地理 1996年04期

　　提要 本文根据我国不同地区沙漠化类型的面积、土壤有机碳的含量及沙漠化的正逆转速率，计算了我国沙漠化土地中有机碳的变动，结果表明，我国沙漠化土地0～50cm土层中有机碳的总贮量为753.143Mt，近40年来因土地沙漠化而释放到大气中的CO[,2]总量达173.286Mt， 而逆转过程中固定的CO[,2]量为59.124Mt碳，所以，近40年来我国沙漠化土地净释放到大气中的CO[,2]量为124.475Mt， 占全球温带和寒带土地每年释放CO[,2]量133Mt碳的93.5%。

　　关键词 中国 土地沙漠化 CO[,2]含量

　　大气中CO[,2]浓度上升以及随之引起的全球气候变暖问题是世界环境科学研究的热点。一般认为CO[,2]不断增加主要是人类活动造成的，其中燃烧燃料释放的CO[,2]占主要部分，并随人类活动加剧而增加，1950年释放的CO[,2]为1639Mt碳，1986年达到5555Mt碳；而热带土地利用方式改变导致的森林减少及温带和寒带土地利用改变每年释放的CO[,2]量分别约为1656Mt碳和133Mt碳[1]，但由于估算CO[,2]的源和汇的输出输入量及各自的贡献率时，存在很大的差异，特别是碳素流动方式因测定不充分或其它研究不足而难以准确估量，因而大气中CO[,2]增加的实际情况远非如此[2]。 土壤中含碳物质的分解积累是大气中CO[,2]浓度变化的一个重要组成部分，目前该方面研究甚少，故本文拟对我国土地沙漠化引起的大气CO[,2]含量变化作一初步探讨。

　　1 研究方法

　　大气中CO[,2]含量的变化是其全部源的增加率减去全部汇的吸收率的最终结果，在土壤中有机碳的平衡关系式为：

　　现存有机碳＝原始有机碳+光合累积碳－呼吸及氧化消耗碳

　　在沙漠化地区的天然植被下，光合累积碳全部归还土壤，被生物呼吸或氧化消耗掉。光合累积碳与呼吸及氧化消耗碳基本相等。而土地在人类不同利用方式下，由于收获、放牧等措施从土壤上除去的有机碳，若干年内其最终也都将被呼吸、氧化或再归还土壤。这就是说，测定时段土壤的光合累积碳与呼吸及氧化消耗碳相等，土壤中有机碳的变动量就等于大气中CO[,2]的增减量，因此，测定沙漠化土地中有机碳的变化就可预测不同土地利用方式下土壤对大气中CO[,2]含量的影响。

　　2 结果和讨论

　　2.1 我国沙漠化土地碳素总贮量

　　根据我国不同类型沙漠化土地面积及土壤有机碳含量（表1）， 计算出我国不同地区沙漠化土地0～50cm土层中的碳素总贮量为753.143Mt（表2），其中，潜在沙漠化土地、正在发展沙漠化土地、 强烈发展沙漠化土地和严重沙漠化土地的碳素总贮量分别为489.545、220.592、63.044和11.061Mt碳。在全国沙漠化土地中的分布以东北地区贮量最大，西北较少，由东向西呈逐渐递减的趋势，这表明，我国东部的土地沙漠化对大气CO[,2]含量的影响潜力要大于西部地区。

　　表1 中国沙漠化土地的分布[3]及有机碳含量

　　Tab.1 Distribution of various desertified lands andthe organic carbon cpmtemts om China

　　

　　表2 中国沙漠化土地碳素贮量（Mt）

　　Tab.2 Carbon reserves(Mt) of vario us desertified lands inChina

　　

　　2.2 土地沙漠化引起有机碳分解对大气CO[,2]含量的影响

　　2.2.1 近40年来中国土地沙漠化对大气CO[,2]含量的影响

　　根据中国沙漠化土地平均年增长率[3]，即正在发展的沙漠化土地1.1%，强烈发展的沙漠化土地2.5%和严重沙漠化土地3.5%的增长率及沙漠化面积预测公式[4]计算，近40 年来中国沙漠化土地面积及有机碳分解释放到大气中的CO[,2]含量见表3，其中的数据是以70年代的面积为基础， 分别求出50～70年代、70～90年代沙漠化扩大的面积及沙漠化土地有机碳的减少率，再求出近40年来不同类型和地区释放的CO[,2]含量。由表3可知，自 50年代以来，沙漠化土地扩大的总面积为151037.5km[2]，其中正在发展、强烈发展和严重沙漠化面积分别为35873.4、62846.4和52318.1km[2]，全国沙漠化土地释放出的CO[,2]总量则达173.286Mt， 占总有机碳贮量的23%，平均每年释放的CO[,2]量为3.432Mt碳，而正在发展、 强烈发展和严重沙漠化土释放的CO[,2]量分别为78.692、29.909和28.685Mt碳，其中以正在发展的沙漠化土地释放的较多，占总释放量的45.4%，这也说明土地沙漠化发展初期比后期损失的有机碳多，土地退化速度快。

　　2.2.2 不同类型沙漠化土地退化一个等级释放的CO[,2]预测

　　如果全国的沙漠化土地退化一个等级，即潜在沙漠化土地全部退化为正在发展的沙漠化土地，正在发展的变成强烈发展的等等依次类推，那么全国的沙漠化土地将有309.23Mt碳因分解而释放到大气中（表4）， 释放的CO[,2]含量占全国沙漠化土地总贮量的41.2%，相当于全世界土壤每年释放的碳量的2倍多，所以， 因土地沙漠化而引起的土壤碳素分解对大气CO[,2]的贡献潜力是非常巨大的。

　　表3 近40年来中国沙漠化土地扩大释放的CO[,2]量

　　Tab.3 Released CO[,2] from various deertified lands in Chinasince the last 40 years

　　

　　表4 沙漠化土地退化一个等级预计释放的CO[,2]

　　Tab.4 Predicted release of CO[,2] from degenerationg for onegrade of various desertified lands

　　沙漠化类型 扩大的面积(km[2]) 释放的有机碳(Mt)

　　正在发展的沙漠化土地 15800 217.60

　　强烈发展的沙漠化土地 80960 74.14

　　严重沙漠化土地

　　60677 17.49

　　合计 157437309.23

　　2.3 沙漠化土地逆转对大气CO[,2]含量的影响

　　中国北方地区的沙漠化一方面是在发展，另一方面也在被治理。在治理过程中，土壤肥力得到提高，有机碳含量得到增加，表明逆转的沙漠化土地可增加有机碳的积累，减少大气CO[,2]含量，根据中国北方沙漠化土地年逆转率的平均值[3]计算（表5），近40年来因沙漠化土地逆转固定的大气CO[,2]含量达59.124Mt碳，其中正在发展的沙漠化土地固定的碳为48.811Mt，强烈发展的沙漠化的为6.984Mt，严重沙漠化的为3.329Mt。因而，近40年来我国沙漠化土地扩大和逆转过程中净释放到大气中的CO[,2]量为124.475Mt碳，折合CO[,2]含量为456.408Mt。

　　表5 沙漠化土地逆转固定的大气CO[,2]含量

　　Tab.5 CO[,2] assimilated from atmosphere in the adverse processes of desertification

　　沙漠化类型 逆转的面积(CO[,2])固定的有机碳(Mt)

　　正在发展的沙漠化土地 21794

　　48.811

　　强烈发展的沙漠化土地 146846.984

　　严重沙漠化土地66213.329

　　合计 43099

　　59.124

　　3 结论

　　（1）我国不同类型沙漠化土地0～50cm土层中有机碳的总贮量为753.143Mt。

　　（2）近40年中因土地沙漠化而释放到大气中的CO[,2]总量达173.286Mt碳，占总有机碳贮量的23%，平均年释放到大气中CO[,2]量为3.432Mt碳。而土地沙漠化逆转过程固定的CO[,2]为59.124Mt碳，所以，近40年来我国沙漠化土地净释放到大气中的CO[,2]量为124.475Mt碳，折合CO[,2]含量为456.408Mt。

　　（3）所有的沙漠化土地退化一个类型等级， 则释放的CO[,2]量可达309.2Mt碳，这说明土地沙漠化对大气CO[,2]含量贡献的潜力是巨大的。

　　收稿日期：95-8-29

　　注释：

　　〔1〕本项目得到中国科学院沙坡头开放试验站基金资助。

作者介绍：段争虎 刘新民 屈建军 中国科学院兰州沙漠研究所，兰州 73000