“再造”植物，把二氧化碳變成“地下森林”

      

在中國科學(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，提升植物光合作用效率、創(chuàng)制高效固碳植物、系統(tǒng)評估和改善生態(tài)系統(tǒng)儲碳能力等前沿領(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)碳中和的路線中，減排投入的研究力量已相當(dāng)多，而增匯的研究則相對不足。近年來，國際上增匯研究升溫迅速，已進(jìn)入到火熱的競爭階段。不少歐美國家對此高度重視，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Salk研究所就提出了“利用植物倡議”，并已投入3000萬美元進(jìn)行研究。2021年12月，美國能源部宣布了一項(xiàng)計劃，為“旨在加速開發(fā)更有效、高通量的方法，通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測定植物基因功能的基礎(chǔ)研究”提供3000萬美元的資金資助。2022年2月，拜登政府宣布“通過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120億美元。

      

最近，2020年諾貝爾化學(xué)獎得主、“基因魔剪”開創(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)制高捕碳植物和儲碳植物。她計劃首期投入1100萬美元進(jìn)行初步探索。

 

2020年6月，英國宣布投入1億英鎊的新研發(fā)資金，以資助開發(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，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，通過調(diào)整研究方向，組成研發(fā)隊(duì)伍，同時投入大量資源引進(jìn)相關(guān)人才、構(gòu)筑平臺。

 

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)、計算機(jī)等多個學(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)、開發(fā)植物生物質(zhì)長時間儲存和高效利用技術(shù)，建立從基礎(chǔ)理論研究、高碳匯植物設(shè)計、生物質(zhì)高效儲存和利用，到植物碳匯評價的全鏈條研究系統(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

 

關(guān)于碳儲量

 

碳儲量和碳密度

 

碳儲量即碳的儲備量，通常指一個碳庫（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量。

 

碳儲量變化

 

碳儲量變化指碳庫中的碳儲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，碳儲量變小，該碳庫為碳源；當(dāng)損失小于增加時，該碳庫為碳匯。

 

碳儲量估算方法

 

碳儲量的估算方法包括樣地清查、遙感估測和模型模擬等諸多方法。目前，國內(nèi)外學(xué)者對森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量研究較多，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量的重要方法之一。