阿卜杜拉国王科技大学的研究人员开发出一种新方法，利用产生草酸盐的植物和微生物来捕获二氧化碳。他们的目标是将沙漠转变为碳封存系统。为了付诸行动，该团队在沙特阿拉伯西北部开始了实验。他们种植了固氮豆科植物，如金合欢，以帮助沙漠植物生长。
仅仅减少排放不足以有效降低大气中极高的二氧化碳浓度。我们需要去除环境中已有的二氧化碳并将其储存起来。阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的一个植物科学家团队最近发表了一篇观点文章，指出干旱地区具有吸收二氧化碳的潜力。
研究人员表示，将干旱生态系统改造为高效的碳封存系统是可能的。这可以通过改善土壤健康、提高光合作用效率和增加根系生物量来实现。而要实现这一点，则需要精心设计土壤微生物、土壤类型和植物组合的理想组合，从而促进自然发生的生物地球化学过程。本文讨论的正是草酸-碳酸盐途径，该途径有助于在地下形成碳汇。
资深作者、沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）植物科学家赫里伯特·希尔特表示： “通过恢复生态系统功能（包括碳固存）来重新绿化沙漠应该是首选方法。将干旱地区重新开发用于绿化和碳固存的优势在于，它们不会与用于农业和粮食生产的土地争夺资源。”
草酸盐的重要性
该方法利用了适应干旱环境的植物能够产生草酸盐——一种含有碳和氧的离子，与肾结石或痛风有关。某些土壤微生物完全依赖草酸盐作为碳源。因此，它们会将碳酸盐分子释放到土壤中。
碳酸盐通常会迅速分解，但当这些植物微生物系统在碱性且富含钙的土壤中培养时，碳酸盐会与钙相互作用，形成持久的碳酸钙沉积物。
自然碳循环通常涉及大气、海洋和陆地生态系统之间二氧化碳的交换。然而，由于人类活动，大气中二氧化碳含量显著升高。
另请参阅：碳捕获的 6 个优点和缺点
树木与干旱土地
人们通常认为树木是固碳的理想解决方案，但挑战在于，植树造林往往会与农业争夺宝贵的耕地。然而，将沙漠改造成碳封存系统却是一个全新的概念。干旱地区蕴藏着巨大的潜力，这些地区约占地球表面积的三分之一，目前尚未用于农业生产。
干旱生态系统以植物种类稀少而闻名，这主要是由于缺水造成的。某些植物巧妙地进化出了各种生存策略，成功地克服了缺水和极端温度的挑战。
某些在干旱环境中茁壮生长的植物拥有非凡的根系，能够获取地下水源。此外，它们还利用独特的光合作用方式，使它们能够在一天中最炎热的时段节约水分。
此外，还有一些被称为产草酸植物的植物，它们能够产生大量的草酸盐，这些草酸盐可以在干旱时期转化为水。
微生物不仅利用碳进行自身代谢，还会以碳酸盐的形式将其释放到土壤中。这种碳酸盐能够沉淀为碳酸钙，其稳定性可以持续数百年甚至数千年。拟议的干旱地区碳封存系统结合了产草酸植物和草酸营养微生物。产草酸植物会将高达四分之一的碳以草酸的形式释放到土壤中。
这些草酸盐会将一部分碳沉积到地下，研究团队希望利用这种机制进行碳封存。报告指出： “总体而言，在这种碳封存方式中，每16个光合作用固定的碳原子中可能就有一个会被封存在碳酸盐中。”
生育岛
作者认为，通过增强干旱地区自然发生的这种生物地球化学过程，可以将这些生产力低下、退化的生态系统转变为土壤和植物繁茂的碳汇。
作者建议以肥力岛作为起点。肥力岛是指小片经过修复的栖息地，植物和微生物可以从中扩展，最终形成茂盛的植被带。
合著者哈桑·布克西姆已在沙特阿拉伯西北部展开实验，种植金合欢等固氮豆科植物以促进其他沙漠植物的生长。作者认为，这些方法有望在十年内大幅增加植物和土壤中的碳储存量。
然而，他们指出，这种方法的成功和速度将受到植物在干旱条件下生长的速度以及不同干旱国家的资金和政治支持情况的影响。
Hirt 教授说：“作为 KAUST 本土基因组计划的一部分，我们已经识别出一些本土草酸生成植物物种，但现在这个项目将扩展到对数百种本土植物和微生物进行表征。”
Hirt 教授的团队通过将有益微生物直接应用于本地植物种子，彻底改变了种子包衣工艺。这些种子在苗圃中精心培育，然后种植在恶劣的沙漠环境中。因此，将沙漠转变为碳封存系统似乎是一项无法完成的任务，但尝试不同的方法总比什么都不做要好。
资料来源：干旱土地上的碳封存工程
