劉再華及其團隊：另辟蹊徑探碳匯

劉再華及其團隊在普定水碳通量模擬試驗場

　　近年來，經濟發展和人類活動不斷加劇全球變暖，隨著氣溫逐年升高以及海平面逐年上升，碳減排和低碳環保生活已成為了當今世界的潮流。然而，作為全球變化研究的熱點之一，全球大氣CO2匯的位置、大小、變化和機制至今仍不確定，各國科學家對此觀點迥異，爭議很大。

　　目前，全球大氣CO2匯的研究主要集中在海洋碳匯以及陸地土壤和植被碳匯。但是，中科院地球化學所研究員劉再華卻另辟蹊徑，他和團隊一直致力于巖石風化碳匯的研究，并發現了喀斯特作用（碳酸鹽風化）碳循環新模式和有效估算大氣CO2源匯的新方法，為世界碳匯研究作出了突出貢獻。

　　從新手到支柱

　　1985年，在長春地質學院（現吉林大學）完成本科學業后，對科研滿懷一腔熱血的劉再華選擇了繼續深造，從中國地質大學再到留學德國，多年來他從未停止。

　　1988年至2006年，劉再華在中國地質科學院巖溶地質研究所工作了18年。18年間，他從一名“新手”成長為研究員，擔任國土資源部巖溶動力學重點實驗室副主任。

　　對于劉再華來說，2006年是轉折性的一年，這一年，他作為中科院“百人計劃”入選者，加盟了中國科學院地球化學研究所環境地球化學國家重點實驗室。他的到來，為中科院的地球化學研究注入了新鮮力量。

　　為何選擇了中科院？這或許與他的性格有關。“我從事基礎研究，喜歡簡單、崇尚自由探索的學術氛圍，而在這一方面，環境地球化學國家重點實驗室能給我足夠的空間。”劉再華說。

　　20多年來，劉再華主要從事喀斯特作用動力學與全球變化的研究。他的重大成果“發現全球水循環中的溶解無機碳可能是一個重要的匯”曾入選“2007年度中國基礎研究十大新聞”，并由科技部推薦參加了“‘十一五’國家重大科技成就展”。

　　此外，他還主持各類國際（中德、中日、中澳、中美）、科技部、國家基金委和省部級項目20余項。主攻“喀斯特作用動力學與全球變化”研究方向，發表論文150余篇，其中SCI論文41篇（含第一作者、通信作者35篇），出版專著7部（含獨著3部）。

　　重大原始創新

　　時間之軸從不停止轉動，在科研的道路上，劉再華也從未松懈，一直不斷突破求“新”。

　　當其他科學家集中在海洋碳匯以及陸地土壤和植被碳匯上時，劉再華帶領團隊另辟蹊徑，把目光投向了神奇而復雜的喀斯特地貌。

　　經過多年不斷的探索，他在理論計算和野外觀測數據證明的基礎上發現并提出了基于“水—巖—氣—生相互作用”的喀斯特作用（碳酸鹽風化）碳循環新模式和有效估算大氣CO2源匯的新方法，初步評價了全球碳酸鹽風化產生的碳匯。

　　“我們最先是在2007年的《科學通報》上提出，大家覺得這個觀點很新穎，因為以前還沒有人注意到這個。”劉再華告訴記者。

　　后來，他在原有的基礎上不斷繼續深化研究，精益求精，研究成果發表在美國《地球科學評論》（Earth-Science Reviews），今年他又在《科學通報》英文版上提出了完整的體系，在國際上引起了廣泛關注，國際學術界對相關論文引用率非常高。

　　自氣候變化的巖石風化控制學說提出至今，學界普遍認為，是硅酸鹽的化學風化碳匯作用在控制著長時間尺度的氣候變化，而在短時間尺度上硅酸鹽風化碳匯與碳酸鹽風化碳匯也是旗鼓相當的。“但實際上，石灰巖的溶解速度是硅酸鹽的100倍以上，這使得碳酸鹽風化碳匯占整個巖石風化碳匯的94%，而硅酸鹽風化僅占6%左右。”劉再華指出，石灰巖溶于水后以鈣離子和碳酸氫根離子的形式進入陸地水體（河流、水庫、湖泊等）或流入大海，最后在水生光合作用的影響下形成碳酸鈣和有機質沉積。傳統觀點認為石灰巖在陸地上風化，在大海中沉淀，碳源、匯可能相互抵消了。但根據他們的研究，實際情況并非如此，有大量的溶解無機碳被以藻類為代表的水生光合生物所吸收、固定。

　　“據初步計算，陸地每年碳酸鹽風化產生的碳匯將近5億噸，但每年水生生物固定的碳有2億多噸，即差不多一半都被水生生物利用，其中一部分在湖泊中以有機質的形式沉積，一部分進入海洋形成有機碳匯。”劉再華說，在此前的研究里，科學家卻忽視了水生光合生物對風化碳匯的穩定作用。

　　劉再華團隊進行常年的觀測實驗發現，水生生物會吸收水中的溶解無機碳進行光合作用，這些植物死后會沉積在水生生態系統中，這樣就把碳固定下來（水生碳泵作用）。劉再華說，這個理論還可以解釋部分頁巖氣源巖的來源，如美國綠河盆地的頁巖氣。

　　碳酸鹽風化耦合水生碳泵作用能夠形成碳匯，這個新觀點對于中國在碳排放的國際談判中將具有重要意義。

　　探索增加碳匯新途徑

　　在劉再華看來，他們的研究將為區域碳循環中的陸地生態系統碳循環和海洋生態系統碳循環研究架起橋梁，為區域碳循環過程研究真正實現陸—海—氣系統的綜合研究作出新貢獻，為全球變化背景下社會經濟的可持續發展以及生態系統的管理提供科學依據。

　　回望來時路，劉再華覺得還有很多需要完善和進一步深入探索的地方。

　　“未來，我們還急需就水生生物固碳作用展開系統深入的研究。比如，水生生態系統的固碳—穩碳機制是什么，水生生物固碳的限制因子有哪些，全球變暖和土地利用如何影響碳匯過程等，這些方面我們未來也會和美國、德國等國外科學家展開合作研究。”劉再華說。

　　“另外，下一步，我們將研究重點放在不同的土地利用方式對喀斯特地區的碳匯的影響方面。”劉再華介紹，碳匯是可以進行人工調控的，在喀斯特地區，尤其在石漠化地區的大氣降水會溶解石灰巖，從而吸收其中的二氧化碳。如果喀斯特地區的植被保護得很好，石灰巖自然溶解得較多，同時雨水也會將土壤中的二氧化碳帶走，溶解在水中，被水生生物所吸收。所以水土保持工作對于增加碳匯非常重要。

　　但是，對于喀斯特地區而言，到底是種樹、種草還是種灌木能夠最大程度地增加碳匯，這一點需要持續、全面的科學實驗來支撐。目前，劉再華和他的團隊在普定縣設置了專門的喀斯特水碳通量大型模擬試驗場，“希望5到10年內能夠有好的成果出爐”。

　　在人才培育方面，劉再華近年來培養出20余位研究生和博士、博士后。目前，他的隊伍穩定在12人左右的規模。“穩定的人才隊伍是科學研究的最大保障。我們也希望未來有更多的年輕人成長起來，挑起大梁。”劉再華說。