劉金榮、馮起主編生態科普作品：草地生態系統中的“碳”足跡

草地是地球的皮膚，在一些地區，由于牲畜數量龐大，農牧民為了維持家庭生計，會過度放牧，導致植被被過度消耗，土地質量下降，最終使得草地逐漸演變為草甸或沙荒地。這不僅影響了牲畜的飼草資源，還破壞了整個生態系統。氣候變化對草地環境也有負面影響。全球氣溫上升、降水不均等現象使得一些地區的草地面臨更加嚴峻的生長條件，加速了草地的退化過程。氣候變化帶來的干旱、高溫等極端天氣事件加劇了草地生態系統的紊亂，威脅到植物多樣性、土壤質量和水資源的可持續利用。

花海草地（劉金榮科研團隊自繪）

土壤草地碳循環（劉金榮科研團隊自繪）

隨著人類活動的不斷發展，草地作為生態系統的重要組成部分承受著日益加劇的生態壓力。氣候變化、生物多樣性喪失、過度放牧等問題迫切需要對草地生態進行修復。在草地修復和恢復過程中，草地生態系統中“碳”足跡發生變化，需要探討。《草地生態系統中的“碳”足跡》一書是“創作生態科普作品，助力實現雙碳目標（23CXKA0001）”項目的研究成果總結，通過對草地“碳”循環、變化和影響進行剖析，歸納總結了一些草地“碳”的常識和生態修復觀點，為科研人員、政府工作人員和關心碳循環的讀者提供一點參考。

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草地生態系統中的“碳”足跡購買

劉金榮，馮起主編

北京：科學出版社，2026. 3

（碳中和之路：山水林田湖草沙的生態密碼）

ISBN 978-7-03-082740-1

本書分為十二章，章章緊扣，呈現了一個清晰的草地生態修復“碳”足跡。本書將引領讀者進入草地生態修復中“碳”的奇妙世界，解密草地生態系統的生態功能和生產功能，全面展示草地中“碳”的秘密，深刻理解其在草地生態系統中的核心作用。提出草地退化的“碳”足跡和相應的可持續性發展防治策略，介紹生態移民、植草技術以及草地再生技術。微觀層面上剖析草地生態系統中“碳”的奇跡，以及放牧對草地固碳的影響。尋找草地上的“碳”精靈、解密草原為何不長樹等。

本文分享其中“碳”匯使者的動人故事——被冤枉的蚯蚓。這并非僅僅是一則關于蚯蚓的傳說，更是對于這個微小生物如何在碳循環中扮演角色的真實揭示。從土壤到植被，蚯蚓的故事將為人們呈現一個微觀奇跡，讓草地在它們的辛勤努力下變得更加豐盈。

“碳”匯使者：

被冤枉的蚯蚓的故事

生態修復與土壤改良工程常以優化土壤結構、提升肥力及有機質含量為目標，眾多學者針對此投身研究。但鮮為人知的是，在人類科研探索的同時，土壤中的生物早已悄然行動——被譽為“生態系統工程師”的蚯蚓，正是其中的杰出貢獻者。它們通過掘穴、排泄等自然行為，持續改良著土壤微環境。

本來，蚯蚓對土壤質量改善的杰出貢獻，已經可以讓其穩居益蟲寶座，受到人類的稱贊與保護了。但在“碳達峰碳中和”的背景下，它在生態系統碳循環中的作用更加被人重新研究、議論。有研究稱，蚯蚓對土壤的疏松，會使土壤二氧化碳排放提高30%。雖然蚯蚓疏松土壤、提高養分，但是蚯蚓促進碳排放，是氣候變暖的“元兇”之一！可惡，人類真的不能再和蚯蚓做好朋友了嗎？

先別著急下結論，給蚯蚓發碳中和“突出阻礙獎”，土壤生物對全球變化的響應和反饋目前是生態學的前沿、難點課題，需要更多的研究進行支撐。

蚯蚓糞被稱作“全能肥料”（劉金榮科研團隊自繪）

大量研究已經表明了，蚯蚓能夠提高土壤肥力，目前已被學界公認。憑借這點，它就能成為農林業生產的“益蟲”（當然，如果你抓蚯蚓做魚餌，也對漁業有些幫助）。但在氣候變暖趨勢越來越明顯的今天，蚯蚓促進碳排放的研究結果，讓蚯蚓同時扮演著兩個截然矛盾的角色。人類應該安然享受蚯蚓帶來的免費土壤肥力提升服務？還是采取些措施，減少蚯蚓帶來的溫室氣體的排放呢？

一篇刊登在《自然》雜志的研究文章，似乎找到了解決這一矛盾的關鍵。該研究發現，蚯蚓刺激二氧化碳排放和提高土壤肥力是有機統一的，是同一過程的兩個方面。一定時間內，土壤二氧化碳排放的增加，并不代表著蚯蚓為土壤固碳做出了負貢獻，蚯蚓只是把土壤既定要釋放的二氧化碳，加速釋放了。

蚯蚓的喊冤（劉金榮科研團隊自繪）

“是加速，而不是加量”，研究結果這樣終結了人們對蚯蚓的議論。通過對有蚯蚓與無蚯蚓的土壤做對比，發現蚯蚓并沒有讓更多的二氧化碳釋放到大氣環境，只是讓該釋放的去得更快一些罷了。

在試驗過程中，有蚯蚓的土壤，前期釋放二氧化碳速率較快，中后期的時候，二氧化碳釋放量就越來越少了。而無蚯蚓的土壤保持著不緊不慢的步伐，孜孜不倦地一直將二氧化碳釋放到大氣。經過長時間的對比，有蚯蚓和無蚯蚓的土壤二氧化碳釋放總量是沒有明顯的差異。

大部分的碳在土壤中形成兩個碳庫，即“可礦化碳庫”與“穩定碳庫”。前者是能在短時間內被植物、微生物利用的“外向型”碳庫，后者則是不參與植物、微生物代謝的“自閉型”碳庫。可礦化碳庫與空氣接觸，很容易釋放二氧化碳，蚯蚓的消化道內進行著的復雜生化與物理過程，則加快了碳礦化的速度。但是我們不能僅憑土壤釋放二氧化碳速率增加，便草草得出結論——蚯蚓不利于土壤碳的固存，而應該從碳釋放與碳固存兩方面整體來看，得出客觀的結論。

這樣一來， 我們的好蚯蚓每天攝取大量的土壤（包括其中的沒那么幸運的各種土壤生物），并排出在微生物作用下產生的有機質。其中一部分的有機物和養分可以更輕松地被植物吸收利用，另一部分則與土壤顆粒緊密結合在一起，形成土質疏松、肥力較高的高質量土壤。

經過蚯蚓“翻耕”的土壤，不僅有利于植物生長，還能將更多的碳固存于土壤中。事實上，“碳礦化”和“碳穩定”也是同一過程的兩個方面，同時發生，難以截然分開；蚯蚓的存在，同時加快了“碳礦化”和“碳穩定”過程，但對后者裨益尤甚。蚯蚓對碳的這種保護作用，一方面有利于增強土壤的碳匯能力，也可能更有利于持續地促進植物生長。

可以這么說，如果碳排放量是個大蛋糕，蚯蚓只是吃得比較快，讓人覺得它吃的比較多而已。以往對蚯蚓的研究，僅僅注意到了單位時間二氧化碳釋放速率的增加，就認為它是增加碳排放的元兇之一，卻忽視了碳排放的整體，冤枉了“好蚯蚓”。

在科研工作中，有時靈光一閃的直覺會給科研帶來意想不到的研究思路，有時常識性的判斷也會將科研的思路束縛。我們并非不能以直覺或常識支撐判斷，但須心存警惕。永遠保持客觀態度與探索精神，以科學的驗證得出客觀的結論。

本書不僅僅是為讀者呈現一份關于草地生態修復的科普資料，更是為這一領域的可持續發展提供一些觀點。喚起讀者保護草地生態環境，呼吁更多的人投身草地生態修復領域，期待政府、企業及研究機構能夠共同探討書中提及的各種草地生態修復技術與理念。通過更多創新性的研究、可行性的技術應用推動生態修復技術進步，以及政策法規的完善。只有在共同的努力下，才能構建一個環保、可持續的未來，為下一代留下綠水青山。

本書出版獲得國家重點研發計劃課題“西部干旱區煤能源基地生態環境承載力響應及生態系統退化監管技術”（2022YFF1303301）、榆林市科技重大專項“榆林市礦區生態修復關鍵技術研發及應用”（YLKJ-2024-RCZD-001）、甘肅省首席科學家項目“黃河甘肅段水循環過程、土壤碳庫穩定及水碳耦合機制”（23ZDKA017）、甘肅省知識產權計劃（定向組織）項目“甘肅省典型生態系統碳匯評估研究”（23ZSCQD001）及國家自然科學基金聯合基金重點項目“毛烏素沙地高強度采煤下生態水文系統演變及修復機理” （U24A20178）的資助。本書策劃和編寫過程中，得到了西南民族大學、中國科學院西北生態環境資源研究院、草業國家技術創新中心、甘肅省科學院、西北師范大學、蘭州大學草地農業科技學院等單位的支持與幫助；同時、多位專家、學者、技術工作人員都提出了寶貴意見，在此一并表示誠摯的謝意！

本文摘編自《草地生態系統中的“碳”足跡》（劉金榮，馮起主編. 北京：科學出版社，2026. 3）一書“前言”“第 9 章 “碳”循環是讓草地變綠的魔法”，有刪減修改，標題為編者所加。

（碳中和之路：山水林田湖草沙的生態密碼）

ISBN 978-7-03-082740-1

責任編輯：石　珺

本書旨在探討草地生態修復中的“碳”環境。通過解密草地生態系統的生態功能，深入講解草地生態系統中“碳”的關鍵作用。從草原植物適應環境到草地的碳匯功能，再到草地的“碳”密碼，全面揭示草地中“碳”的儲量和我國草地的“碳”資源，以及不同地區的草原分類和自然條件；闡述草地中碳的組成、生態系統的碳循環，以及草地碳匯的概念、作用及價值；研究土壤碳匯及土壤中CO2的存在；詳細分析草地“碳”的損失原因、草地的退化程度評估和防治策略；強調草地“碳”修復的緊迫性，并揭秘生物信息與草地的關系。書中還包括了生態移民、植草技術的探秘，以及生態獎補政策對草地生態保護的鼓勵與影響。

本書可供大眾科普閱讀，也可供生態修復相關領域的專業技術人員、科研人員、管理人員以及相關專業高校師生參考使用。

（本文編輯：劉四旦）

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