美国正通过直接测量增强风化的影响以改善当地净碳收支

图源：The Carbon Community

二氧化碳移除技术是人类应对气候变化全球变暖战略的其中一项重点。鉴于一段时间以来各国在该议题上的争论与博弈已经消耗了不少精力，加快推行除碳战略迫在眉睫。在这样的背景下,一种名为“增强风化”(Enhanced Weathering,EW)的人为性加快岩石风化速率的方案为消除大气中的碳提供了新的思路，并吸引了学界的关注。与通常采用土壤掩埋或植树造林等传统除碳方案相比，EW储存的无机碳大多在风力的带动作用下沉积于大洋深处，这意味着它们重新回到大气的过程将耗费数千年之久，对于减缓气候变化这一目标来说的意义不言而喻。

为了在现实中验证增强风化在减缓碳排放层面的作用，伊萨·坎托拉（Ilsa Kantola）与其他数位学者在美国自然风化基础较充裕的中西部地区开展了监测EW对当地玉米及大豆等作物种植系统、碳收支平衡还有无机二氧化碳移除率等方面的效应。该研究于2016年至2020年间在伊利诺伊州厄巴纳以南的伊利诺伊大学能源农场进行，当地的年平均气温约为11°C，年平均降水量约1051毫米，并拥有过百年的种植玉米和大豆的历史。农场内土壤为排水性能适中的“达纳”（Danna）粉砂质壤土、排水不良的“弗拉纳甘”（Flanagan）和“布莱克巴里”（Blackberry）粉砂质壤土，均属于软土类。在2016年11月，研究人员利用传统的石灰摊铺车将一种名为“蓝岭玄武岩”的具有高比例中等风化硅酸盐矿物的变质岩石铺撒于农场种植的3.8公顷玉米和大豆作物上，由专门的操作员24小时进行水分测试并通过车载计算机计算玄武岩实际应用率。自2018年春季以后，学者们还将芒草也纳入了观察的范围内，由于它们属于多年生植物，玄武岩的铺撒仅局限于其表层而不能渗入下层土壤。玄武岩在每年谷物收获后的秋季施用于玉米大豆，使用在芒草上的时间则在前一年作物的春收时节后。

图源：Illinois State University

三年间，学者们利用特定的设备对农场作物在玄武岩铺撒前后所释放的二氧化碳浓度进行监测和对比，并通过建立计算公式得出与碳排放密切相关的指标数值。结果显示：代表自然反应频密程度的净生态系统交换率（Net Ecosystem Exchange，NEE）在玄武岩应用后下降了42%，意味着包括碳物质在内的物质传递得到了明显的抑制，这很大程度上得益于玄武岩在充分曝光条件下会与空气中的水和二氧化碳发生化学反应，以减少碳逃逸的几率。与此同时，EW采用的大多为碱性岩石，适量均匀的铺撒还可起到一定程度的抑制土壤酸化作用，有利于农业生产的推进。

结论在不添加外部干预的传统式集中农业管理模式下，该农场的净生态系统碳平衡（Net Ecosystem Carbon Balance，NECB）呈现出明显的负值，意味着农场的碳储量入不敷出，而在玄武岩被应用后，该数值逐渐企稳回升并在某些时段达到了正值。虽然这次试验仅在美国一小部分区域进行，学者们认为利用EW方案可以在世界范围内显著地改善当下的碳支出状况。

参考文献：

Kantola, I. B.,Blanc-Betes, E., Masters, M. D., Chang, E., Marklein, A., Moore, C. E., von Haden, A., Bernacchi, C. J., Wolf, A., Epihov, D. Z., Beerling, D. J., & DeLucia, E. H. (2023). Improved net carbon budgets in the US Midwest through direct measured impacts of enhanced weathering. Global Change Biology, 00, 1–17. https://doi.org/10.1111/gcb.16903

编译：谭牧遥

审核：Richard

编辑：Tommy