近年来，全球变暖对地球造成的日益严重的损害一直是缓解战略的一个重点，碳封存项目在将二氧化碳从大气中吸收出来以固体或液体形式储存从而减少这种温室气体的丰度方面发挥着更为突出的作用。通过这样做，这减少了地球上太阳辐射的捕获，从而有助于地球温度的下降。

其中一个这样的碳封存项目以热带稀树草原为目标，通过植树(即造林)将大气中的二氧化碳作为有机碳储存在生长中的树木和土壤中的木质生物质中。前者的地上碳储存已知是有效的，但土壤中的地下碳储存却不太清楚。

衡量这个项目的成功仍然具有挑战性，因为草也产生土壤有机碳，发表在《自然地球科学》上的一项新研究旨在将这两者分开，以便确定造林碳封存项目的效率和规模。

美国犹他州立大学助理教授周勇博士及其同事在南非克鲁格国家公园和全球热带稀树草原一起调查了这样一个项目。

研究人员发现，在一米深的土壤中，草贡献了一半以上的有机碳，而在树的正下方的土壤中，情况仍然如此。土壤有机碳也随着树木覆盖的增加而呈正负变化，最多增加6%，因此突出表明造林在固碳方面可能不如最初希望的那样有效，特别是与草相比。

尽管如此，在干旱和半干旱的热带稀树草原(年降雨量少于700毫米)，树木在增加草的生产力方面可能具有某种共生效应，这影响了系统的总体碳储量。相反，在mesic稀树草原(年降雨量超过700mm)，树木覆盖对草生产力的影响是负的，从而导致土壤总有机碳的下降。

影响地下碳储量的另一个因素是土壤类型;富含粘土的土壤比砂质基质具有更高的碳储存能力。然而，后者允许更大的排水，使树木繁茂的植被生长，这有助于碳储存在地上的生物量。

研究人员对不同光合作用途径产生的碳存储类型(基于碳的同位素，同一元素具有不同的原子质量)进行了分析:C4用于草，C3用于树。通过这样做，他们可以确定哪种是储存在测试土壤中的碳的主要来源。然后将其与来自全球热带和亚热带稀树草原的148个土壤剖面相结合，得出草对树木在不同降雨量和树木覆盖梯度下的贡献概况。

在整个克鲁格国家公园，采集了98个土壤样本，分析显示76%的土壤有机碳来自草，而在所有热带地区，这一比例为57%，仍有51%直接来自树下的草。对于Kruger来说，研究人员发现土壤有机碳和草生物量之间存在明显的正相关关系，但对沙子含量的增加则存在负相关关系。

相比之下，草类比树木更适合从富含粘土的土壤中获取水分和养分(后者仅占公园碳排放的24%)。放眼全球，与非洲和澳大利亚相比，南美稀树草原的土壤有机碳含量最低，研究人员将其归因于营养缺乏抑制了大量草的生长。此外，南美洲的高降雨量可能会促进茂密的树冠生长，随之而来的地面阴影阻碍了草的发育，从而阻碍了碳的储存。相反，树木生物量中的碳储存在这里占主导地位。

尽管如此，研究小组计算出，在草地生态系统中植树造林每公顷增加了5.74毫克的土壤有机碳。这在1m土壤剖面的上30cm处最为显著。

考虑到这些有机碳大部分集中在地表，有可能在森林大火期间被释放回大气中，这些火灾烧焦了地面，而且每年夏天都越来越频繁地发生。

因此，建议的方法是依靠草地作为稀树草原碳封存的主要驱动力，并重新考虑造林项目的增量收益。虽然这些确实对提高草的生产力有一些积极的影响，因为随着树根的深入，在远离潜在灌木/森林火灾的更深的深度储存更多的碳，但这可能不足以抵消其生长过程中水资源管理和生物多样性的成本。

需要进一步确定不同草类型对土壤固碳、粘土含量和矿物质、树木生物量年龄以及该地区食草动物放牧的作用的影响。

?2024 Science X Network