摘要：合理开发与保护黑土地，大力发展低碳农业，深入挖掘黑土地土壤碳汇潜力，将有助于高效地发挥土壤碳库作用，减缓温室效应及气候变化，助力碳中和目标。
东北黑土地是宝贵的土地资源。国家“十四五”规划、中央经济工作会议和中央农村工作会议都指出，“加强黑土地保护”“把黑土地保护作为一件大事来抓”。黑土地不仅是我国粮食安全的压舱石，还是巨大的土壤碳库，在实现碳中和进程中有重要作用。
一、认识黑土地，发现其土壤碳汇潜力
黑土是一种有机质含量高、团粒结构好、水肥气热协调、营养丰富、土质疏松、适宜耕作的土壤。它是在灌丛草甸草原植被下形成的，其成土过程主要是腐殖质的淋溶过程，因含有大量有机质呈黑色而得名，有机质平均含量一般在3%～10%之间，是世界公认的少数高肥力土壤之一。
在过去的千万年里，植物和土壤共同调节着大气中二氧化碳的含量，植物通过光合作用吸收空气中的二氧化碳，植物残体及凋落物分解后埋藏于土壤中，其中部分含碳有机物通过植物根系、微生物、土壤动物的呼吸作用等方式，产生二氧化碳返还大气，另一部分含碳有机物储藏在土壤里，形成土壤碳库，实现土壤固碳。土壤有机碳库是陆生系统中最大的有机碳库，约是大气碳库储量的2～3倍。土壤与大气间碳的年交换量高达600亿～800亿吨，是每年石油和煤等化石燃料燃烧释放碳量的12～16倍。有研究表明，如果全球土壤有机碳在目前的水平上增加1％，土壤固定的有机碳将增加150亿吨左右。
土壤碳库的每一个微小变化都会影响大气二氧化碳的浓度，甚至引起全球气候变化。为此，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估报告着重指出，农业土壤固碳在减缓气候变化中充当着重要角色。根据我国第二次土壤普查数据估算，我国土壤有机碳库约为900亿吨，无机碳库约为600亿吨，农业土壤固碳的潜力巨大。
“弯月状”分布的东北典型黑土地北起黑龙江南岸，南至辽宁昌图，西与松辽平原草原和盐渍化草甸草原接壤，东邻小兴安岭及长白山山脉的张广才岭。这里地处四季分明的寒温带，植被茂盛、湿地遍布，不论从海拔、温度、降水量和土壤含水量等任一维度衡量都是天然的吸碳宝地。另外，在这片波状起伏的高平原区，在晚更新世早期便受地壳抬升作用出露地表，发育了1～2米厚的土黄色黏土风化壳，与下伏黏土层结构差异明显，有利于滞水，也有利于黑土层有机质的积累与沉积。研究表明，东北黑土中矿物结合态有机碳的比例最高，其次是占全国耕地面积1/5的水稻土和南方红壤，西北的灰漠土最低。
原国土资源部公益性行业科研专项支持的“多目标区域地球化学调查项目”对黑龙江等9省的农耕土壤进行了土壤固碳潜力估算，其中黑龙江省和吉林省0～20厘米厚农耕土壤的固碳潜力分别为1.915Tg，占9省总固碳潜力的42.2%；0～100厘米耕地土壤中的固碳潜力分别为531.11Tg，占9省总固碳潜力的40.97%。由此可见，黑土的固碳潜力巨大，合理开发与保护黑土地，大力发展低碳农业，深入挖掘黑土地土壤碳汇潜力，将有助于高效地发挥土壤碳库作用，减缓温室效应及气候变化，助力碳中和目标。反之，如果过度开发、用养不平衡，黑土地也会成为巨大的碳源。
二、保护黑土地，地质工作支撑科学决策
东北的黑土地一边产粮，一边固碳，慢慢地开始进入了亚健康状态，局部地区黑土养分下降明显。上世纪50年代中苏联合考察时，东北黑土厚度中值为55厘米；80年代第二次全国土壤普查时，黑土厚度中值为45厘米；目前的研究表明，东北大部分地区黑土层只有30厘米。黑龙江省水保所的定位观测显示，坡耕地年土壤流失厚度为0.6～1厘米，黑土厚度正在逐渐变薄。
黑土有机质含量也在下降。近30年海伦市土壤有机质含量调查发现，1988～2016年黑土平均有机质含量从4.87%降至3.98%。我国黑土区开垦50年至100年的耕作历史研究表明，土壤有机碳含量与开垦前相比，降幅高达50%～60%。黑土地沙化、盐碱化、酸化、水土流失等荒漠化趋势严重。
中国地质调查局沈阳地质调查中心在16年前就开始着手对黑土地的调查和研究，通过土地质量地球化学调查、水文地质调查、航空高光谱以及卫星遥感等方法，获取了我国东北地区最为系统、精度最高的54项土壤元素数据，为黑土地固碳机制研究提供了数据基础。
目前，该中心正全面系统梳理黑土地保护的关键地质问题，“十四五”期间将组织实施“东北黑土地生态地质调查与监测工程”，通过地面调查、遥感监测、大数据等手段，详细查明黑土地数量、质量、生态现状；以地球系统科学为指导，在黑土地生态风险重点区开展调查、监测、研究，判断问题成因及发展趋势，在黑土质量演变和修复示范方面取得突破；以“三调”为基础，完善黑土质量评价标准，为科学划定黑土耕地保护红线提供科学依据；进一步从地球化学角度系统研究黑土中有益和有害元素的迁移、转化和富集规律，了解和认识黑土的分布特征、厚度变化、有机质含量及元素迁移、母质条件、形成与演化等关键科学问题，解决黑土分布范围、耕地面积、厚度分布情况说法不一，黑土地资源清单不明等问题，为国家和地方制定黑土地保护和利用的决策提供科学依据及权威的地质数据支撑，以提升黑土地的固碳能力。
（作者单位：中国地质调查局地学文献中心 中国地质调查局沈阳地质调查中心）
网站编辑：宫莉
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