如何減少碳排放？如何緩解溫室效應？面對越來越多的人口和越來越嚴重的污染，這是很多科學家都想解決的環境難題。北京景山學校的高中生竇沅青突發奇想，希望廣闊的沙地能變成巨大的“固碳庫”。她還具體測算了各種植被的固碳數據，發現草地比農田的固碳效果更好。她的此項研究，獲得了今年北京科技創新大賽的二等獎。
我的了解：
植物不僅防沙還能固碳
我從小就喜歡自然界的各種生物，小時候小朋友們都愛做游戲，而我最喜歡的卻是蹲在地上看螞蟻吃“吊死鬼”。五年級的時候，我最喜歡干的事情就是在學校的小花園里刨土，因為土地上可以看見許多小螞蟻。由于把花園的土地挖得亂七八糟，還被校長批評過。
高一時，我在課外辦張凱老師的推薦下參加了北京青少年科技俱樂部，平時就比較關注環境保護問題及國際大事的我，開始關心全球氣候變暖問題。我了解到，溫室效應等一系列嚴重的環境問題都與碳排放量有關。而想到碳排放量，我們一般會首先考慮減少石油等燃料的使用，發展新能源，限制二氧化碳的產生，但是，我的導師——中國科學院植物研究所白文明教授告訴我，陸地生態系統具有固碳效應，這讓我感到有些驚訝，并且對此產生了強烈的興趣。
查詢各種文獻后我發現，以前的研究基本都是以草地、森林等生態系統作為研究對象，少有文章關注沙地生態系統。沙地作為特殊的生態系統既是風沙源，同時也可能是巨大的碳貯存庫。我決定將“沙地固碳”作為我的研究課題。
我的目標：
比較不同類型土地碳儲量
我的導師白文明教授所在的研究所在渾善達克沙地有一個研究基地，于是我利用高二暑假的時間隨白文明教授及另一位輔導教師——東城區科技館畢研云老師到基地去采集植物樣本。
渾善達克沙地是我國四大沙地之一，位于內蒙古中部錫林郭勒草原南端，屬于溫帶大陸性氣候，是森林與草原、草原與沙地、沙地與山地、草原與農田等多種生態系統的交錯帶，因此這里可以看到多種不同的景觀，是進行研究的理想場所。我認為，目前國內外對土壤碳庫的研究多在宏觀尺度上進行，研究中小尺度地域單元內土壤碳庫的成果尚不多見。因此，研究渾善達克沙地特殊生態類型的碳儲量，填補目前的數據缺口便顯得十分重要。并且，比較不同土地利用方式造成的碳儲量差異，可以較為直觀地揭示植樹造林、退耕還草等對于沙地固碳量的影響。
我將所研究的地區根據不同的土地類型分為草地、農田、灌叢、裸沙地四種生態系統類型，草地植被以克氏針茅和冷蒿為主，農田是青貯玉米，灌叢則是黃柳。
我的研究：
取樣和分析考驗耐心
我在每種不同類型的土地上進行采樣，每個生態系統類型采集6個樣本，總共24個樣本。不僅要采集植物樣本，還要采集土壤樣本及凋落物等。不同生態系統總碳儲量就是用植物碳儲量加上土壤有機碳儲量的總和。
因為日程安排有限，所有的采樣工作要在七天內完成，因此我每天要采集三種至四種樣本。真正實地工作起來，我才發現科學研究也是很艱苦的。就拿采樣來說，草地和農田采用一平方米的樣方測定地上生物量。老師要求將樣方內地上的所有植物種類用剪子齊地面剪下。因為要把剪刀緊貼著地面，所以在剪切植物的時候，必須蹲在地上。一平方米平常覺得不大，可是要把這個范圍內的所有草一根不剩地剪干凈，就需要蹲在地上低頭工作半個多小時。當時正是夏季，大熱天蹲在草地里干活，不一會就汗流浹背。蹲了半小時后腿就麻得站不起來了。
回到實驗室之后，更細致的工作開始了，這些研究過程讓我明白了什么叫一絲不茍。信封袋內的樣品要放在65℃的烘箱中，烘干至恒重，稱重要用測量誤差百分之一的電子天平。在不同土層采集的土壤放到鋁盒中，在鋁盒的蓋子上要記下采集時間、土層深度及樣方編號。分析碳含量的時候，要把樣品用錫箔紙包成一厘米見方的小紙包，之后放進元素分析儀進行分析。光是包那些小紙包就足以考驗我的耐性。
我的發現：
草地碳儲量大于農田
經過細致的測量和計算，終于得出了不同類型土地的碳儲量。結論顯示：渾善達克沙地的不同植被類型生態系統總有機碳儲量是灌叢最高，為8375克/平方米；其次是草地，為6616克/平方米；再次為農田每平方米5343克/平方米；最低的是裸沙地為656克/平方米。
灌叢的碳儲量毫不意外地奪冠，是因為其生物量比草地、農田大很多，地上部分的植物量不僅顯著比農田和草地多，根系也更為發達。讓我意外的是，草地的碳儲量超過了農田。根據數據分析，草地和農田在植被碳儲量方面沒有顯著差異，農田的地上生物量雖然比較高，根系卻不如自然生長的草地發達。但在土壤的比較上，草地的土壤有機碳密度比農田高。我分析，這可能由于草地有大量的凋落物存在，使得土壤較為肥沃。農田土壤有機碳低可能因為長時間的作物種植降低了土地的肥力，致使碳儲量有所下降。
通過計算，我得出數據：將一平方米的裸沙通過綠化、生態重建等措施恢復為草地，可以多儲存6千克的碳——這個數值的碳可以用來制造600根鉛筆。我建議，對于長期播種的農田，土壤儲碳能力已有所下降，可以通過輪番種植的方法使土地得到休整。對于裸沙，可通過圍封的方式，使沙地中原有的剩余種子自然萌發，起到綠化作用。同時，也可以通過播撒種子，種植黃柳、羊柴等植被來大大提高沙地碳儲量。此外，還要加強立法，抑制過度放牧，以減緩土地的沙化進程。
我的收獲：
愛上了生物堅定了理想
在渾善達克沙地，我認識了很多從沒見過的植物，比如克氏針茅、冷蒿，還有一種叫做地梢瓜的植物，可以結出橢圓形的綠色果子，可以吃，味道很不錯。
最讓我驚訝的是一種叫做干枝梅的植物。那是生長在沙地上的一種天然干花，花朵是粉紅色的，小小的喇叭狀的花朵聚成一片，異常淡雅清麗。但是它的花瓣卻是不含水分的。我采下一些帶回了北京，在家里放了大半年也沒變色！但是從生態學角度看，干枝梅大面積生長，意味著草原的嚴重沙化。
沙地固碳課題的研究讓我對生物這個學科有了更加深刻的認識。作為高中生，我是第一次跟隨導師進行課題的研究，在實驗和采樣過程中，他們的辛勤工作與嚴謹的科學態度無不令我感嘆。我想在高考的時候選擇與生物有關的專業，希望自己以后可以成為一名生物或環境領域的科研工作者。
更多精彩資訊請關注查字典資訊網，我們將持續為您更新最新資訊!
