草酸固碳，让减排与绿化并举

减少大气中的二氧化碳水平不仅要减少碳排放，还需要人们捕获和储存已经排放的过量碳。沙特阿拉伯植物学家在近日发表于《植物科学趋势》期刊的一篇观点文章中认为，沙漠等干旱地区可能是解开碳捕获问题的一个答案。

阿卜杜拉国王科技大学植物科学家Heribert Hirt领导的研究小组认为，人们可以通过设计植物、土壤微生物和土壤类型的组合，促进草酸—碳酸盐路径的自然生物地球化学过程，以创造地下碳汇，将干旱生态系统转变为有效的碳捕获系统，改善土壤健康，提高光合效率，增加根系生物量。

“通过恢复生态系统功能（包括碳封存）来重新绿化沙漠，应该是优先考虑的方法。干旱地区进行再绿化和碳封存的优势在于，它们不会与农业和粮食生产用地竞争。”Hirt说。

该方法利用能产生草酸盐的适应干旱的植物，这种草酸盐离子含有碳和氧，能给肾结石或痛风患者敲响警钟。一些土壤微生物利用草酸盐作为其唯一的碳源，将碳酸盐分子分泌到土壤中。碳酸盐通常分解得很快，但如果这些植物—微生物系统生长在碱性和富钙的土壤中，碳酸盐就会与钙发生反应，形成稳定的碳酸钙沉积物。

碳在大气、海洋和陆地生态系统之间自然循环，但人类活动导致大气中过量二氧化碳的积累。“即使人们可以减少二氧化碳的排放，除非二氧化碳能够从大气中被隔离出来，否则二氧化碳升高对气候的影响将在至少1000年内保持不可逆转的状态。” Hirt说。

树木被认为是碳汇的理想系统，但重新造林会直接与农业竞争可耕地。相比之下，约占陆地面积1/3的干旱土地无法用于农业。

目前，干旱的生态系统只有很少的植物，缺水是最大的限制因素。然而，一些植物已经通过进化出不同的机制来应对缺水和极端温度，从而适应干旱环境。例如，一些植物有特殊的根系，可以深入土壤，获取隐藏的水源，另一些植物则利用不同形式的光合作用，帮它们在一天中最热的时候最大限度地减少水分流失。还有一些植物，即草酸源植物，会产生大量的草酸盐，并在干旱时将其转化为水。当草酸植物在一定条件下生长时，这些草酸盐中的一些碳会以碳沉积物的形式沉积在地下，这正是作者想要利用的碳汇机制。

“在这种形式的碳汇中，每16个光合作用固定的碳原子中就有一个可能被封存成碳酸盐。”Hirt说，在干旱地区放大这种生物地球化学过程，可以将这些目前生产力低下和退化的生态系统转化为具有更健康土壤和植物的碳汇。他们建议从“沃岛”开始——小块重新绿化的土地，植物和微生物可以从那里扩散，形成“沃野”。

Hirt推测，这些方法可以在不到10年的时间内显著增加植物和土壤的碳固存。然而，他指出，该方法的成功和速度将取决于植物的生长速度（在缺水的条件下植物生长往往是缓慢的），以及各个干旱国家应用这项技术的财政和政治措施。

相关论文信息：

http://doi.org/10.1016/j.tplants.2023.08.009