生物炭土壤碳动态评估：提升气候变化减缓潜力精准量化方法

推荐：本研究针对生物炭作为气候变化减缓工具的评估精度不足问题，开发了动态土壤碳模型方法。通过量化生物炭、秸秆和沼渣的百年土壤碳演化及不确定性，证实动态建模可将非热解生物质碳影响低估纠正2-3倍，为LCA（生命周期评估）和IPCC国家温室气体清单核算提供新范式。

　　

在全球加速推进碳中和的背景下，生物炭（Biochar）因其独特的碳封存能力成为气候政策焦点。然而，传统评估方法存在致命缺陷——静态模型假设碳排放瞬时发生，完全忽略了生物炭通过延缓土壤碳分解实现的时间差减排机制。这种粗放评估导致非热解生物质的短期碳储存价值被低估2-3倍，严重阻碍了生物炭在《巴黎协定》目标下的战略部署。

研究人员创新性地构建了动态土壤碳模型体系。针对生物炭，基于69组慢速热解（450-550°C）孵育数据，建立H:C_org分类的两池指数模型和幂函数模型；对于秸秆和沼渣，则采用RothC模型并整合丹麦气象与土壤参数。通过蒙特卡洛模拟量化环境参数不确定性，最终开发出适用于生命周期评估（LCA）的动态气候影响因子。

生物炭土壤碳

研究发现，幂函数模型预测的生物炭百年存留率（98%）显著高于两池模型（90%），但后者更保守。以H:C_org<0.5的生物炭为例，动态模型显示其100年碳存留量是秸秆的7.8倍，证实热解可大幅提升碳封存时效性。

非热解生物质土壤碳

沼渣表现出比秸秆更强的短期抗分解性，前20年碳储量高出15-30%。RothC模型拟合显示，沼渣碳主要进入抗性植物材料库（RPM），而秸秆则快速分解为CO₂。

系统视角净效益

将秸秆转化为生物炭可实现每吨碳管理当量0.34吨的永久碳封存效益。但沼渣系统因脱水工艺分流部分碳至液体组分，净效益降至0.13吨。动态建模揭示：传统静态方法会低估秸秆系统53%、沼渣系统46%的气候效益。

政策启示

当模拟2050年前逐步扩大生物炭产能时，虽然长期看可助力2100温控目标，但IPCC土地利用（LULUCF）核算方法会导致2030年前出现净排放增长。这种"时间差陷阱"可能削弱各国在短期气候目标下推广生物炭的政治意愿。

这项发表于《Science of The Total Environment》的研究，首次将动态建模与LCA、国家碳核算无缝衔接。其开发的土壤碳衰减函数可直接应用于IPCC清单编制，而揭示的"政策时间错配"现象则为全球生物炭激励制度设计敲响警钟。未来需整合能源替代、肥料置换等系统效应，才能全面释放生物炭的碳中和潜力。