近期,发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)的重磅研究证实:在持续数十年生态工程推动下,中国最大沙漠——塔克拉玛干沙漠正从传统碳源转向稳定碳汇,成为全球首个在极端干旱区实现人工主导生态修复并转型为碳汇的大型沙漠案例。这一突破不仅改写干旱区生态功能的科学认知,更为全球荒漠化治理与碳中和目标提供可复制的“中国方案”。
塔克拉玛干沙漠总面积约33.7万平方公里,是世界第二大流动沙漠,常年干旱少雨、风沙肆虐,曾被称为“死亡之海”。长期以来,科学界普遍将沙漠视为碳源——土壤呼吸、微生物分解与极端环境导致碳排放高于固碳量。然而,加州理工学院翁玉林团队基于2001—2024年卫星遥感与地面长期监测数据得出结论:人类主导的大规模生态修复,已将这片极端干旱区逐步转变为稳定碳汇,吸收二氧化碳量持续超过排放量,且固碳能力逐年增强。
PNAS研究以净生态系统交换量(NEE)为核心指标,明确塔克拉玛干边缘绿洲与防护林带NEE为负值,标志生态系统净吸收二氧化碳。数据显示,人工修复区年均固碳强度达每公顷1.74吨,与温带草原碳汇水平相当。中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所测算,当前塔克拉玛干沙漠整体以每年约160万吨速率稳定吸收二氧化碳,相当于年种植数千万棵树的固碳当量。
更具科学突破性的是,研究证实碳汇提升不依赖降水增加,而是人工植被、土壤改良与水文调控共同作用的结果。植被覆盖度(NDVI)显著提升,植物光合固碳与土壤有机碳累积形成叠加效应,让荒漠生态系统从“排碳端”转向“储碳端”。
中科院新疆生态与地理研究所进一步揭示,以骆驼刺为代表的深根植物是碳汇关键。通过13CO₂同位素标记追踪发现,光合碳经根系输入深层土壤,经微生物转化形成稳定有机碳库,长期封存于地下。这一机制让干旱区碳汇具备稳定性强、储存周期长的优势,为全球干旱区碳管理提供新路径。
塔克拉玛干碳汇转型,不是自然馈赠,而是三代治沙人、四十年接力的生态奇迹。以三北防护林、塔里木盆地锁边工程、沙漠公路防护林为骨架,中国构建起全球最大规模干旱区生态修复体系。
累计铺设草方格超2.3亿平方米,种植胡杨、沙拐枣、梭梭等耐旱树种18.6亿株,建成环绕沙漠的绿色锁边带。工程将沙漠扩张速度从年均5米降至0.3米,遏制荒漠化的同时,形成连续碳汇带。
全长522公里的塔克拉玛干沙漠公路,建成全长436公里、宽70—80米的生态防护林,实现全线绿化。从柴油发电抽水升级为光伏供电,年减碳约3000吨;防护林年吸收二氧化碳约2万吨,可中和近9万台次车辆碳排放,成为世界首条零碳沙漠公路。
光伏板遮挡降低地表温度、减少蒸发,使区域土壤含水率提升30%—60%,同步种植沙生植物形成固沙生态带。大型光伏治沙项目年减排二氧化碳超570万吨,实现发电、治沙、固碳三重效益。
塔里木盆地地下咸水层每年固定151万吨碳,二氧化碳溶解于盐碱土壤水分,随灌溉渗透形成稳定无机碳库,总储碳量可达千亿吨级,成为全球“迷失碳汇”重要组成。
人工生态系统让碳汇效率提升约140倍,人工防护林年吸收二氧化碳达1000克/平方米,把流动沙漠变成持续稳定的陆地碳汇。
传统认知认为干旱区植被稀疏、生产力低,难以形成碳汇。塔克拉玛干的成功,打破这一教条,形成植被—土壤—水文—微生物协同固碳机制。
沙生植物叶片肉质化、根系深达数十米,在极端干旱下保持光合作用。光合产物优先输送至根系,向土壤输入大量有机碳,为地下碳库提供稳定来源。
根系残体与微生物残体是土壤有机碳主体,占比超七成。干旱环境减缓分解,碳在土壤中百年尺度稳定储存,形成“地下碳仓”。
碳酸盐矿物与二氧化碳反应形成碳酸氢盐,随水循环进入地下咸水层长期封存,构成无机碳汇,与生物碳汇形成双轮驱动。
植被降低风速、增加湿度、抑制沙尘,改善局地气候,促进植物生长与土壤发育,形成绿增多—碳更多的正向循环。
多重机制叠加,让塔克拉玛干成为生物碳汇+无机碳汇复合型系统,碳汇潜力远超传统估算。
全球干旱、半干旱区占陆地面积41%,长期被排除在碳汇体系外。塔克拉玛干案例证明:极端干旱区可通过人工修复成为重要碳汇,重构全球碳循环格局。
研究证实人类干预可在最贫瘠环境实现碳汇转型,为“基于自然的气候解决方案”(NbS)提供极端环境范本,推动干旱区纳入全球碳核算与气候谈判框架。
草方格固沙、适地适树、节水灌溉、光伏治沙、地下咸水利用等成套技术,可向中东、非洲、澳大利亚等干旱区输出,为全球荒漠化地区提供低成本、高效率转型路径。
干旱区碳汇成为我国生态碳汇新增长极。按规划,2050年塔克拉玛干完整锁边带建成后,年碳汇量有望达1.2亿吨,成为双碳目标重要支撑。
碳汇转型同步遏制沙化、保护绿洲、提升生物多样性,守护塔里木河生态流量,保障南疆农业与人居安全,实现生态、民生、气候多赢。
从“死亡之海”到“碳汇绿洲”,塔克拉玛干用四十年实践证明:没有绝对的生态绝境,只有科学的治理路径。这片沙漠的绿色逆袭,不仅是中国生态建设的里程碑,更是人类应对气候变暖、修复地球家园的希望之光。
在全球碳中和浪潮中,塔克拉玛干碳汇转型告诉世界:干旱区不是生态负担,而是潜力巨大的碳汇空间;中国治沙减碳经验,属于中国,更属于世界。随着生态工程持续推进与科学技术不断突破,这片古老沙漠将持续释放绿色动能,为地球降温、为人类未来储碳,成为全球干旱区生态修复与气候治理的永恒标杆。
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