负排放技术和土壤水文条件下增强风化对生物量生产的影响

Impacts of enhanced weathering on biomass production for negative emission technologies and soil hydrology

【作者】 de Oliveira Garcia, Wagner, Amann, Thorben, Hartmann, Jens, Karstens, Kristine, Popp, Alexander, Boysen, Lena R., Smith, Pete, Goll, Daniel

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将全球平均气温变化限制在远低于2 ∘C可能需要快速大规模部署负排放技术。迄今为止的评估显示,基于生物量的陆地NETs具有很高的潜力,但只有少数评估包括了常见的营养缺乏土壤对生物量生产的影响。在这里,除了对土壤水文的影响外,我们还研究了增强风化(EW)的部署,以向缺乏磷(P)的造林-再造林和自然生长森林(AR)和生物能源草(BG)地区提供营养。利用两个已建立的植被模型的化学计量比和生物量估计,我们计算了AR和BG的营养需求。地质成因的磷供应不足限制了生物量中的碳储存。对于AR的平均磷需求和低地质磷供应情景,AR将封存119 Gt 生物量中的C;对于高地缘供应和低AR-P需求的场景,187 Gt 碳将被隔离在生物量中;对于低地质成因磷供应和高AR磷需求,只有92 Gt 碳将通过生物量积累。平均数量为~150 需要用于EW的Gt玄武岩粉末来填补全球磷缺口,并完全封存预计量的190 Gt C 2006–2099年的平均应收账款P需求情景(2–362 Gt玄武岩粉末分别用于低AR-P需求和高AR-P需求场景)。2099年之前EW的平均固碳潜力为~12 Gt C(~0.2–~27 Gt C) 针对特定情况(不包括通过碱度生产的额外碳固存)。对于BG,8 公斤 玄武岩 m−2 平均而言,a−1可以通过收获补充出口的钾(K)和磷。利用土壤传递函数,我们表明,施用玄武岩粉末对土壤导水性和植物有效水的影响,以缩小预测的磷缺口,将取决于玄武岩和土壤质地,但通常影响是边际的。我们表明,EW可以潜在地缩小AR情景的预测磷缺口和BG收获所输出的营养素,这将减少或取代工业肥料的使用。除此之外,EW还提高了土壤保持养分和土壤pH值的能力,并补充了土壤养分库。最后,电子战的应用可以根据石粉的部署量提高植物的可用水量,这为陆基生物质网络与电子战的耦合增加了一个新的维度。

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