本文围绕中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所对新疆古尔班通古特沙漠的研究展开，探讨了沙漠吸收二氧化碳的现象、机制以及未来沙漠在固碳方面的潜力。
在我们的常规认知里，吸收二氧化碳的通常是植物。然而，中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所的最新研究，将探究全球碳循环的焦点，对准了中国第二大沙漠——新疆古尔班通古特沙漠（又名准噶尔盆地沙漠）。
看到这里，你或许会心生疑问：难道，沙漠也能吸收二氧化碳？这究竟是怎么回事呢？
01 沙漠能吸收二氧化碳，有图有真相？
近年来，全球气候变暖的话题受到社会各界的广泛关注，而碳平衡是其中的核心问题。但令人困惑的是，大气中有20%的二氧化碳，研究人员一直不清楚它们的去向。这部分碳的“缺口”，被称为“碳损失”。
那么，这些“失踪”的碳究竟去了哪里呢？在排除了其他可能性后，一个看似不太可能的答案——沙漠生态系统，进入了研究人员的视野。
乌鲁木齐沙漠气象研究所（以下简称“沙漠所”）的这项研究就聚焦于此。在研究中，有一个重要指标值得关注，那就是NEE，即二氧化碳交换量（净生态系统碳交换）。
土壤碳通量交换能力监测试验
从沙漠所的最新研究中，我们可以看到古尔班通古特沙漠生态系统在2018年至2022年生长季累积NEE、Reco、GPP的变化特征。如下图所示，2018年至2022年季累计固碳量依次为 -144.15、-210.31、-254.06 、-147.02(gC·m - 2·a - 1)。由此可见，古尔班通古特沙漠生态系统在年尺度上均表现为吸收CO2，以固碳作用为主。
2018 - 2022年古尔班通古特沙漠累积NEE、Reco、GPP变化特征
02 问题又来了，沙漠拿什么固定二氧化碳？
既然通过数据我们已经确定了沙漠具有固碳能力，那么接下来的问题是，这些二氧化碳是如何被固定下来的呢？沙漠所的研究人员为我们介绍了当前主流的三种沙漠固碳机制。
植物光合作用
植物可以通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，并将其转化为有机物质，储存在体内。尽管沙漠中植被稀疏，但一些耐旱植物，如梭梭、柽柳、沙拐枣等，依然顽强地生长着。
它们进化出了独特的生理结构和生存策略，以适应极端干旱的环境。例如，梭梭的叶片退化成鳞片状，减少了水分蒸发，其根系发达，能够深入地下汲取水分。虽然单个植物的固碳量有限，但由于沙漠面积广阔，其总体固碳能力不容小觑。
以沙漠所此次研究的古尔班通古特沙漠为例，其地理位置如下图所示。这个沙漠的特点是存在固定和半固定的沙脊，是干旱地区唯一受大西洋寒冷潮湿气流影响的沙漠。由于其特殊的地理位置和气候条件，半固定沙漠覆盖了整个沙漠的约79%，移动沙丘覆盖了约20%，沙漠生物种群丰富，沙漠植物生长良好，是世界温带沙漠中植物物种和遗传资源最丰富的典型地区。固定沙丘上的植被覆盖率可以达到40%至50%，而半固定沙丘上的植被覆盖率在15%至25%之间。
古尔班通古特沙漠地理位置示意图
土壤微生物活动
土壤是支撑植物生长的基础，也是各种陆生动植物最终的“归宿”（最终会被土壤中的各种生物及微生物分解）。沙漠土壤中并非毫无生机，而是存在着丰富的微生物群落，包括细菌、真菌、放线菌等。这些微生物能够分解植物残体、动物粪便等有机物质，并将其转化为稳定的有机碳，储存在土壤中。
此外，一些微生物还能够直接利用空气中的二氧化碳进行代谢活动，并将其固定在土壤中。例如，蓝藻等光合细菌能够进行光合作用，将二氧化碳转化为有机碳。
古尔班通古特沙漠野外观测试验
盐碱地下水
古尔班通古特沙漠在沙漠系统的碳汇特性方面发挥着重要作用，这得益于其丰富的盐碱地下水和广泛的盐碱化。
那么，地下水为何能吸收二氧化碳呢？原理其实很简单。由于沙漠表面植被较少甚至没有植被，白天沙子在长时间太阳的暴晒下会形成一些盐碱性物质。到了夜晚，空气中的水蒸气聚集形成液态水滴落到地面，一部分水会随着沙子的空隙渗透到地下，同时也会将一些盐碱性物质带进地下水里，使地下水变成盐碱性。
古尔班通古特沙漠克拉美丽陆 - 气相互作用观测试验站
我们知道，二氧化碳溶于水中会变为弱酸性，酸与碱通过中和反应生成新的物质，从而将大量的二氧化碳封存起来。按照这个机制，即使有些沙漠植被很少，也能够实现碳汇。
由此可见，沙漠并非我们想象中的生命禁区，也不是寸草不生的荒芜之地。换个角度看，它还是蕴藏着巨大潜力的“固碳高手”。那么，这个潜力到底有多大呢？研究人员给出了预测：预计到2050年，全球荒漠生态系统可以吸收的二氧化碳总含量将会占地球表面的15%至28%。
本文介绍了中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所对古尔班通古特沙漠的研究，证实了沙漠具有吸收二氧化碳的能力，并阐述了植物光合作用、土壤微生物活动和盐碱地下水三种固碳机制。研究人员还预测到2050年全球荒漠生态系统固碳潜力巨大。这打破了人们对沙漠的传统认知，让我们看到了沙漠在应对全球气候变暖方面的积极作用。
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