热带泥炭园碳资产三重/三重

热带泥炭地提供全球重要水库和碳库,这两个元素循环密不可分开北海道大学科学家开发热带泥炭地碳排放映射模型综合监测、报告和验证系统测量水和碳循环、生物量和动态变化生物多样性森林退化和影响气候变化和人干扰加深理解热带泥炭地的这些系统将有助于促进长期可持续性实践,减少碳排放并增加固碳量

地表由泥炭材料存在定义,泥炭材料富含碳材料(特别是lignin)。高水含量导致低素和低氧条件,但富含humica氧量有限 因为它无法溶入水中由此产生的低(但非绝对低)土壤变异潜力(Eh, 丧失电子能力)规范热带泥炭地温室气体排放举例说,CO₂最小化排放,因为低Eh和有限养分限制微生物活动甲烷₄最小化排放,因为Eh相对高(非绝对低)热带泥炭地提供全球重要水库和碳库,这两个元素循环复杂连接(1)

水存在于两个主要生态系统水库内:地下水和土壤水储水量受蒸发流水(分别从土地和叶水蒸发)和降水(水从大气向地面转移)平衡控制过程不是静态的,并因气候变化而变增以东南亚热带泥炭园为例,印度洋二极管(或IOD,印度洋海面温度异常变化)等现象导致东南亚海洲长期干旱,印度尼西亚热带泥炭园尤然。最新发布的一项研究表明正面IOD事件 — — 而非厄尔尼诺 — — 起警告作用降低地下水水平并引起印尼MC泥炭火(2)此外,土地使用、土地使用变化和林业都对水循环产生深远影响。砍伐森林开发农业和/或种植场不仅导致生物多样性丧失,而且还改变蒸发和降水平衡,通常导致泥炭地干燥,泥炭地自然为高湿度环境

水循环中的这些变化导致碳排放增加,通过大火或微生物活动(分别称为热火和冷火氧化)氧化刺激碳排放然而,农业/林业区适当的水管理策略可用于缓解这些变化,甚至可产生碳负值系统多商工厂对地下水高位敏感,热带泥炭地传统水管理侧重于排水,称为“排水面向水管理”(DoW)(3)长期后果是泥土干涸(增加消防风险)、生物量下降(包括农业生产率下降)和碳释放到大气中,这诱发破坏性Triemma状态(4)

全球应对气候变化的努力被广泛认为侧重于减少温室气体排放策略中少为人知的部分是通过泥土固碳增加泥土碳储存北海道大学,日本,Osaki教授和同僚发现热带泥炭地的`面向水管理'方法-即AeroHydro文化-可保持高地下水水平并推广生物量生产和固碳(1)

SoW(生态管理实例)有效大规模应用以阻止大气碳上升需要全面理解泥土碳空间分布、碳通量和甲烷排放Osaki及其团队开发新模型Water-Carbon交互模型,以更好地估计碳空间变异及其与人类活动和气候变化的联系

热带泥炭地提供全球重要水库和碳库

食用土壤碳映射

碳固存和低碳技术正在世界各地开发中然而,如果我们要避免未来数十年气候变化升级的潜在破坏性后果,现在就必须认真开始固碳工作。地球主要碳库中大气和海洋碳增量成问题并已经引起重大的气候和环境问题存储碳化石耗时数以百万计碳捕获存储技术不成熟,费用高得令人望而却步留下最后大水库可中短期开发:浅碳存储于土壤和生物量全球土壤碳存储目标,如COP21协议(巴黎,2015年),是每年将土壤有机质增加0.4%估计实现此目标将抵消20-35%的全球温室气体排放

全球平均估计每公顷有161吨土壤有机碳然而,土壤的碳含量因不同的气候区而异。土壤碳含量全球地图清晰显示,干旱和半干旱地区支持碳贫瘠土壤(10-30吨/公顷),而俄罗斯、斯堪的纳维亚和北美北部的北林都支持肥沃泥炭地,却是碳富集区(120-150吨/公顷)。赤道热带地区也发现泥炭地,特别是在东南亚、刚果河流域和南美。热带泥炭园后,这些热带泥炭园是下一个富含土壤碳库(每公顷碳60-150吨)。

碳通量和CH₄emissions mapping

碳通量映射对管理碳资源至关重要开发了各种方法和模型估计泥炭地碳通量卫星技术提供以相对低廉成本估计碳通量和高时空解析能力Osaki和同事利用这一技术开发新估计模型举例说,他们使用国家航空航天局卫星即土壤水分主动被动卫星的数据观察地下水层、土壤泥土稀疏和碳排放之间的强关联性地下水位每下降0.1m/年,碳排放量增加89gC/m²/年份旱季或干旱期间排放量较高(例如由IOD引起的排放量)(2)

甲烷在全球气候变化方面是第二大温室气体与CO相比大气富集度相对较低₂CH₄强效温室气体次₂O.CH区₄地图显示约50%的年度排放量人为化湿地是自然CH的主要成因₄排放量占全球总排放量的20%(包括自然和人工排放),关键排放区集中在热带和北北

基于这些发现,水位关系,Eh,氧化和碳排放, 稳定高水环境显然有利于最小化热带泥炭地的CO2和CH4排放即使是高水位,CH₄释放量不高,因为Eh并非绝对低(-300mV),原因是养分条件差,限制微生物活动,允许O₂深入泥层(1)反之,在油棕树园中,当排水引水低地下水位时,并使用大量肥料(特别是氮肥料)₂氧化物增加排放(火和微生物退化)、2CH₄最小Eh增量(-300mV)微机活动增量3N₂氧化增加O排放(1)(图1)。

此外,Osaki和同事的工作显示SOW通过AeroHydro文化(1)全年保持高地下水水平也有利于增加生物量生产这不仅会减少生物多样性和生物量产量损失,而且还会增加泥炭地固碳量

水循环变化增加碳排放

综合监控报告验证系统

泥炭地提供稳定重要水库然而,这是人为气候变化的威胁泥炭地三合一管理取决于碳、水和养分之间的持续平衡可悲的是,密集农业和不良农业实践在大片地区和长年中破坏了这一平衡

Osaki及其团队认为,保护生存区并恢复那些已经受损的地区应当是寻求减缓气候变化策略的优先事项。为此,他们建议综合监测、报告验证系统报告水和碳循环动态变化、生物量和生物多样性变化、森林退化(包括森林砍伐)以及气候变化的影响和人类干扰iMRV系统可高分辨率操作²并实时使用数组卫星传感器操作电磁频谱的不同段输出提供三维分析能力并使用无人机技术和其他卫星产品进行地面验证

这种方法可在全球应用,但由于若干原因,小组把注意力大多集中在热带泥炭地上。热带泥炭地因商业农业(主要是油棕榈)、斜烧法和非法采伐以惊人速度退化热潮气候条件为相对快速再生提供潜力,假设采取了适当的补救方法(例如实施SW系统)。信息学赤道/地球观测系统(iEOS)是补充iMRV的一项重要新举措,它使用数种不同的光谱产品、3D摄影测量法和赤道轨道器上的温室气体传感器。卫星每天数度从赤道一带收集数据,以便制作马赛克图像,避免云层减轻赤道遥感的主要挑战之一:高云覆盖iEOS提供显著提高测量变量能力,如地下水位、土壤湿度、SOC、碳通量、CH4排放、植物养分物学和植物多样性(1)