岩溶作用产生“不为人知”的碳汇效应

岩溶，亦称喀斯特，是水对可溶岩（主要是碳酸盐岩）的化学溶蚀作用为主，伴随水的侵蚀、沉积作用，以及岩体的重力崩塌作用所形成的景观、现象及其作用过程的总称。

为什么说岩溶碳循环是静悄悄的？

碳酸盐岩是可溶岩，其风化溶解速率是硅酸盐岩的几十倍到百倍。通常情况下，雨水溶解大气和土壤中的CO2，生成碳酸，随后碳酸溶解碳酸盐岩，生成含HCO3-和Ca2+的岩溶水体。在此过程中，大气圈的CO2被不断移出，以HCO3-的形式进入到水圈中，起到了相应的碳汇效果。岩溶碳汇十分隐蔽，根本原因是碳酸盐岩在地质历史时期形成于温暖、见光、清洁的浅海环境中，其溶解过程也是通过清澈、透明的岩溶水展现的。因此，岩溶碳循环过程是静悄悄的。

流域尺度岩溶碳循环通常包括三部分：发生、迁移和转化。绝大部分的岩溶碳循环发生在浅表层的岩溶表层带，只有少部分发生在地下河和地下洞穴中。富含HCO3-的岩溶水在迁移过程中，少部分HCO3-转化为CO2逃逸到洞穴空气中；更多的HCO3-随地下水的流动，以泉、地下河的形式流出地表，成为地表河，这些高浓度无机碳含量的岩溶水，刺激水生植物进行光合作用，使部分无机碳转化为有机碳。

岩溶碳汇是生态系统碳汇的重要组成部分

全球每年陆地森林生态系统可产生17.1亿吨的碳汇通量，土壤有机碳库可产生净碳汇通量8亿吨。全球碳酸盐岩风化溶解产生的碳汇通量为5.5亿吨/年，相当于全球森林碳汇通量的33%、土壤碳汇通量的70%。而且，岩溶碳循环发生的驱动力是水和二氧化碳，在不同气候类型下，碳汇发生的强度存在差异性，在人为干预改变驱动力的情况下，岩溶碳汇还可以增加，岩溶作用产生的碳汇效应具有巨大的潜力。

我们如何增加岩溶碳汇途径？

一是植树造林。鉴于植物光合作用和碳酸盐岩风化溶解的驱动力均为CO2+H2O，因此，植树造林不仅能使地表生物碳汇通量增加，也能使地下岩溶碳汇通量增加。从灌丛到次生林地再到原始林地，岩溶作用产生的碳汇通量可增加2～8倍。二是改良土壤。岩溶碳汇的碳主要来自土壤CO2，土壤CO2浓度比大气高1～2个数量级，通过改良土壤增加土壤CO2循环即可强化岩溶碳汇效应。三是重视外源水的作用。来源于硅酸盐岩区的外源水具有很强的侵蚀力。典型流域监测结果显示，桂林毛村地下河流域，上游32%的砂岩补给区流入的外源水，进入下游岩溶区，会增加34%的碳汇通量；漓江流域的监测结果显示，当小流域中碳酸盐岩分布面积在50%左右时，外源水对岩溶碳汇影响最大。四是增强水生植物的光合作用。水体中高浓度的HCO3-极不稳定，当水文条件发生改变时，容易转化为CO2，逸出到大气中。如果通过水生植物的光合作用，消耗部分HCO3-、降低其浓度，将无机碳转化为有机碳，可极大提高岩溶水体中碳迁移过程的稳定性。

总之，全球岩溶面积2200万平方千米，占陆地面积的15%左右，岩溶作用具有广阔的空间，岩溶碳汇具有巨大的潜力。（文/李文莉，中国地质科学院岩溶地质研究所副研究员，王莉，中国地质图书馆副研究员）

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