“再造”植物，把二氧化碳變成“地下森林”

      

在中國(guó)科學(xué)院院士、中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心主任韓斌看來(lái)，提升植物光合作用效率、創(chuàng)制高效固碳植物、系統(tǒng)評(píng)估和改善生態(tài)系統(tǒng)儲(chǔ)碳能力等前沿領(lǐng)域的戰(zhàn)略研究，將成為科學(xué)界的研究熱點(diǎn)。

      

在目前實(shí)現(xiàn)碳中和的路線(xiàn)中，減排投入的研究力量已相當(dāng)多，而增匯的研究則相對(duì)不足。近年來(lái)，國(guó)際上增匯研究升溫迅速，已進(jìn)入到火熱的競(jìng)爭(zhēng)階段。不少歐美國(guó)家對(duì)此高度重視，在改良植物提高碳匯的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究上投入重金。

      

早在數(shù)年前，美國(guó)Salk研究所就提出了“利用植物倡議”，并已投入3000萬(wàn)美元進(jìn)行研究。2021年12月，美國(guó)能源部宣布了一項(xiàng)計(jì)劃，為“旨在加速開(kāi)發(fā)更有效、高通量的方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測(cè)定植物基因功能的基礎(chǔ)研究”提供3000萬(wàn)美元的資金資助。2022年2月，拜登政府宣布“通過(guò)清潔制造減少碳排放”，其中包括聯(lián)邦政府在碳捕獲、利用和封存技術(shù)方面的投資將超過(guò)120億美元。

      

最近，2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、“基因魔剪”開(kāi)創(chuàng)者之一詹妮弗·道德娜教授提出，要利用基因編輯技術(shù)，創(chuàng)制高捕碳植物和儲(chǔ)碳植物。她計(jì)劃首期投入1100萬(wàn)美元進(jìn)行初步探索。

 

2020年6月，英國(guó)宣布投入1億英鎊的新研發(fā)資金，以資助開(kāi)發(fā)直接在空中捕獲二氧化碳的技術(shù)，旨在支持溫室氣體清除（GGR）技術(shù)的發(fā)展，并幫助它們實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

 

在我國(guó)，中科院分子植物卓越中心率先提出了碳匯植物改良的系統(tǒng)性方案。目前，該中心正圍繞“植物高效碳匯”創(chuàng)制的研究目標(biāo)在中心內(nèi)遴選優(yōu)秀青年人才，通過(guò)調(diào)整研究方向，組成研發(fā)隊(duì)伍，同時(shí)投入大量資源引進(jìn)相關(guān)人才、構(gòu)筑平臺(tái)。

 

作為植物高效碳匯重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的首席科學(xué)家，韓斌表示，用植物科學(xué)解決雙碳問(wèn)題，需要植物科學(xué)、生態(tài)學(xué)、林學(xué)、農(nóng)學(xué)、地學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的交叉融合，圍繞高碳匯植物所必需的高光效、高生物量、高適應(yīng)性等特征，開(kāi)展科技創(chuàng)新前沿研究。

 

王佳偉介紹，實(shí)驗(yàn)室目前的目標(biāo)是建立植物碳高效固定和儲(chǔ)存理論模型、創(chuàng)制碳高效固定和氮高效利用的植物生態(tài)系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)植物生物質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存和高效利用技術(shù)，建立從基礎(chǔ)理論研究、高碳匯植物設(shè)計(jì)、生物質(zhì)高效儲(chǔ)存和利用，到植物碳匯評(píng)價(jià)的全鏈條研究系統(tǒng)，為碳中和提供可持續(xù)的生物解決方案，構(gòu)筑面向世界的碳中和生物解決方案的創(chuàng)新策源地。

      

■小知識(shí)

 

關(guān)于碳儲(chǔ)量

 

碳儲(chǔ)量和碳密度

 

碳儲(chǔ)量即碳的儲(chǔ)備量，通常指一個(gè)碳庫(kù)（森林、海洋、土地等）中碳的數(shù)量。碳密度即為單位面積的碳儲(chǔ)量。

 

碳儲(chǔ)量變化

 

碳儲(chǔ)量變化指碳庫(kù)中的碳儲(chǔ)量由于碳增加與碳損失之間的差別而發(fā)生的變化。當(dāng)損失大于增加時(shí)，碳儲(chǔ)量變小，該碳庫(kù)為碳源；當(dāng)損失小于增加時(shí)，該碳庫(kù)為碳匯。

 

碳儲(chǔ)量估算方法

 

碳儲(chǔ)量的估算方法包括樣地清查、遙感估測(cè)和模型模擬等諸多方法。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量研究較多，其中材積源生物量法在估算林分生物量方面具有良好效果，是目前研究森林碳儲(chǔ)量的重要方法之一。