項(xiàng)目選擇了我國(guó)最典型的巖溶地區(qū)開(kāi)展調(diào)查與研究，取得的成果揭示出巖溶碳循環(huán)過(guò)程對(duì)氣候變化響應(yīng)的敏感性，構(gòu)建了巖溶作用過(guò)程增匯試驗(yàn)示范，編制完成巖溶碳循環(huán)及碳匯效應(yīng)調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程，構(gòu)建了應(yīng)對(duì)全球氣候變化地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)及信息系統(tǒng)。具體而言，項(xiàng)目取得了以下4方面的重要成果或進(jìn)展。
一是創(chuàng)立了巖溶動(dòng)力學(xué)理論。研究指出，巖溶動(dòng)力系統(tǒng)可定義為控制巖溶形成演化，并常受制于已有巖溶形態(tài)的，在巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈界面上的，以碳、水、鈣循環(huán)為主的物質(zhì)、能量傳輸、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。巖溶動(dòng)力系統(tǒng)的功能包括：驅(qū)動(dòng)各種巖溶形態(tài)的產(chǎn)生，并通過(guò)其所造成的地表、地下雙層巖溶空間結(jié)構(gòu)和偏堿性地球化學(xué)背景，導(dǎo)致一系列環(huán)境問(wèn)題;通過(guò)巖溶作用由大氣回收或向大氣釋放CO2，調(diào)節(jié)大氣溫室氣體濃度，緩解環(huán)境酸化;驅(qū)動(dòng)元素遷移、富集、沉淀，形成有用礦產(chǎn)資源，影響生命;記錄氣候環(huán)境變化過(guò)程，為全球氣候變化研究提供數(shù)據(jù)。
二是開(kāi)展了石筍年際精度氣候變化過(guò)程記錄，為未來(lái)極端氣候事件預(yù)測(cè)提供了重要依據(jù)。在研究中，項(xiàng)目在湖南龍山洞穴石筍調(diào)查獲得500年以來(lái)的年際變化：距今500~150年間存在5個(gè)冷期，每個(gè)冷事件持續(xù)時(shí)間為20~30年;1500年、1575年、1770年、1875年為極端干旱年。研究表明，150年以來(lái)，石筍記錄了可與儀器記錄對(duì)應(yīng)的極端氣候事件;在現(xiàn)代升溫期間，夾有1個(gè)短暫的冷事件，持續(xù)了5年(1925~1930年)，1950~1952年為極端降水事件，1954~2000年為干旱頻率增加期。
三是通過(guò)開(kāi)展碳循環(huán)驅(qū)動(dòng)與影響因子調(diào)查，結(jié)果顯示巖溶作用是大氣CO2重要匯項(xiàng)，且穩(wěn)定性較高。研究成果將中國(guó)巖溶區(qū)劃分為南方巖溶區(qū)、北方巖溶區(qū)、青藏高原巖溶區(qū)和埋藏巖溶區(qū)4種類型，估算出中國(guó)每年因碳酸鹽巖溶蝕回收0.4億噸大氣CO2。近6年的調(diào)查研究還表明，快速的、有機(jī)參與的地質(zhì)過(guò)程對(duì)于短時(shí)間地質(zhì)碳循環(huán)有重要影響。巖溶作用來(lái)源的重碳酸根可以作為大型水生植物和藻類進(jìn)行光合作用的無(wú)機(jī)碳源，把重碳酸根固定在水生植物中。巖溶湖泊水中重碳酸根轉(zhuǎn)化量最大達(dá)60%。西南典型巖溶河流夏季水生植物光合作用利用重碳酸根的量比美國(guó)佛羅里達(dá)巖溶大泉補(bǔ)給的地表溪流高近9倍，暗示中國(guó)南方亞熱帶巖溶區(qū)地表河流由水生植物光合作用產(chǎn)生的碳匯量更高，形成的地質(zhì)碳匯更加穩(wěn)定。
四是發(fā)現(xiàn)人工促進(jìn)巖溶作用固碳增匯新途徑。研究表明，固碳增匯途徑主要有人工選擇和培育陸地植物、土壤改良，增加土下巖溶碳匯的發(fā)生強(qiáng)度，水生植物的選擇和培育，提高巖溶碳匯的穩(wěn)定性及石漠化綜合治理，增加區(qū)域巖溶碳匯通量等4種途徑。研究表明，植被的正向演替對(duì)巖溶碳匯有顯著的促進(jìn)作用，原始林地土下巖溶作用碳匯量是次生林地的3倍、灌叢的9倍。巖溶區(qū)地表森林系統(tǒng)增匯過(guò)程發(fā)生的同時(shí)，地下也同步發(fā)生著巖溶增匯過(guò)程。高濃度HCO3-和Ca2+的巖溶水對(duì)水生植物的光合作用具有強(qiáng)烈的促進(jìn)作用，使無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳。初步估算，研究區(qū)僅“十一五”期間的石漠化治理工程增加的巖溶碳匯約1000萬(wàn)噸，相當(dāng)于該區(qū)植樹(shù)造林生物碳匯的25%。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，通過(guò)巖溶作用與碳循環(huán)研究，揭示出了地質(zhì)過(guò)程中碳循環(huán)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和地質(zhì)過(guò)程對(duì)環(huán)境變化的敏感性，并發(fā)現(xiàn)了全球最大的碳庫(kù)——碳酸鹽巖積極參與全球碳循環(huán)，可能是全球“遺漏匯”的重要組成部分。此外，研究還發(fā)現(xiàn)水生生物固碳、土壤有機(jī)碳形成等促進(jìn)地質(zhì)碳匯穩(wěn)定性機(jī)制，科學(xué)地解答了國(guó)內(nèi)外對(duì)地質(zhì)碳匯速率和穩(wěn)定性問(wèn)題的質(zhì)疑，開(kāi)辟了巖溶地質(zhì)過(guò)程與碳循環(huán)新的研究領(lǐng)域。
據(jù)了解，巖溶作用與碳循環(huán)研究成果為政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC)第5次報(bào)告的中國(guó)國(guó)家評(píng)估提供了科學(xué)依據(jù)，最終使地質(zhì)碳匯在IPCC第5次報(bào)告修改稿中得到認(rèn)可。
專家表示，巖溶作用同時(shí)消耗大氣與土壤CO2，因而可緩解CO2向大氣釋放，流域尺度巖溶碳匯強(qiáng)度與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯處于同一數(shù)量級(jí)，植被恢復(fù)增加地表碳匯的同時(shí)也促進(jìn)了巖溶碳匯量，該研究成果為地質(zhì)碳匯進(jìn)入應(yīng)對(duì)氣候變化領(lǐng)域奠定了良好基礎(chǔ)，為國(guó)家碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了新途徑。
