刘再华及其团队在普定水碳通量模拟试验场

近年来，经济发展和人类活动不断加剧全球变暖，随着气温逐年升高以及海平面逐年上升，碳减排和低碳环保生活已成为了当今世界的潮流。然而，作为全球变化研究的热点之一，全球大气CO2汇的位置、大小、变化和机制至今仍不确定，各国科学家对此观点迥异，争议很大。

目前，全球大气CO2汇的研究主要集中在海洋碳汇以及陆地土壤和植被碳汇。但是，中科院地球化学所研究员刘再华却另辟蹊径，他和团队一直致力于岩石风化碳汇的研究，并发现了喀斯特作用（碳酸盐风化）碳循环新模式和有效估算大气CO2源汇的新方法，为世界碳汇研究作出了突出贡献。

从新手到支柱 

1985年，在长春地质学院（现吉林大学）完成本科学业后，对科研满怀一腔热血的刘再华选择了继续深造，从中国地质大学再到留学德国，多年来他从未停止。

1988年至2006年，刘再华在中国地质科学院岩溶地质研究所工作了18年。18年间，他从一名“新手”成长为研究员，担任国土资源部岩溶动力学重点实验室副主任。

对于刘再华来说，2006年是转折性的一年，这一年，他加盟了中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室。他的到来，为中科院的地球化学研究注入了新鲜力量。

为何选择了中科院？这或许与他的性格有关。“我从事基础研究，喜欢简单、崇尚自由探索的学术氛围，而在这一方面，环境地球化学国家重点实验室能给我足够的空间。”刘再华说。

20多年来，刘再华主要从事喀斯特作用动力学与全球变化的研究。他的重大成果“发现全球水循环中的溶解无机碳可能是一个重要的汇”曾入选“2007年度中国基础研究十大新闻”，并由科技部推荐参加了“‘十一五’国家重大科技成就展”。

此外，他还主持各类国际（中德、中日、中澳、中美）、科技部、国家基金委和省部级项目20余项。主攻“喀斯特作用动力学与全球变化”研究方向，发表论文150余篇，其中SCI论文41篇（含第一作者、通信作者35篇），出版专著7部（含独著3部）。

重大原始创新 

时间之轴从不停止转动，在科研的道路上，刘再华也从未松懈，一直不断突破求“新”。

当其他科学家集中在海洋碳汇以及陆地土壤和植被碳汇上时，刘再华带领团队另辟蹊径，把目光投向了神奇而复杂的喀斯特地貌。

经过多年不断的探索，他在理论计算和野外观测数据证明的基础上发现并提出了基于“水—岩—气—生相互作用”的喀斯特作用（碳酸盐风化）碳循环新模式和有效估算大气CO2源汇的新方法，初步评价了全球碳酸盐风化产生的碳汇。

“我们最先是在2007年的《科学通报》上提出，大家觉得这个观点很新颖，因为以前还没有人注意到这个。”刘再华告诉记者。

后来，他在原有的基础上不断继续深化研究，精益求精，研究成果发表在美国《地球科学评论》（Earth-Science Reviews），今年他又在《科学通报》英文版上提出了完整的体系，在国际上引起了广泛关注，国际学术界对相关论文引用率非常高。

自气候变化的岩石风化控制学说提出至今，学界普遍认为，是硅酸盐的化学风化碳汇作用在控制着长时间尺度的气候变化，而在短时间尺度上硅酸盐风化碳汇与碳酸盐风化碳汇也是旗鼓相当的。“但实际上，石灰岩的溶解速度是硅酸盐的100倍以上，这使得碳酸盐风化碳汇占整个岩石风化碳汇的94%，而硅酸盐风化仅占 6%左右。”刘再华指出，石灰岩溶于水后以钙离子和碳酸氢根离子的形式进入陆地水体（河流、水库、湖泊等）或流入大海，最后在水生光合作用的影响下形成碳酸钙和有机质沉积。传统观点认为石灰岩在陆地上风化，在大海中沉淀，碳源、汇可能相互抵消了。但根据他们的研究，实际情况并非如此，有大量的溶解无机碳被以藻类为代表的水生光合生物所吸收、固定。

“据初步计算，陆地每年碳酸盐风化产生的碳汇将近5亿吨，但每年水生生物固定的碳有2亿多吨，即差不多一半都被水生生物利用，其中一部分在湖泊中以有机质的形式沉积，一部分进入海洋形成有机碳汇。”刘再华说，在此前的研究里，科学家却忽视了水生光合生物对风化碳汇的稳定作用。

刘再华团队进行常年的观测实验发现，水生生物会吸收水中的溶解无机碳进行光合作用，这些植物死后会沉积在水生生态系统中，这样就把碳固定下来（水生碳泵作用）。刘再华说，这个理论还可以解释部分页岩气源岩的来源，如美国绿河盆地的页岩气。

碳酸盐风化耦合水生碳泵作用能够形成碳汇，这个新观点对于中国在碳排放的国际谈判中将具有重要意义。

探索增加碳汇新途径 

在刘再华看来，他们的研究将为区域碳循环中的陆地生态系统碳循环和海洋生态系统碳循环研究架起桥梁，为区域碳循环过程研究真正实现陆—海—气系统的综合研究作出新贡献，为全球变化背景下社会经济的可持续发展以及生态系统的管理提供科学依据。

回望来时路，刘再华觉得还有很多需要完善和进一步深入探索的地方。

“未来，我们还急需就水生生物固碳作用展开系统深入的研究。比如，水生生态系统的固碳—稳碳机制是什么，水生生物固碳的限制因子有哪些，全球变暖和土地利用如何影响碳汇过程等，这些方面我们未来也会和美国、德国等国外科学家展开合作研究。”刘再华说。

“另外，下一步，我们将研究重点放在不同的土地利用方式对喀斯特地区的碳汇的影响方面。”刘再华介绍，碳汇是可以进行人工调控的，在喀斯特地区，尤其在石漠化地区的大气降水会溶解石灰岩，从而吸收其中的二氧化碳。如果喀斯特地区的植被保护得很好，石灰岩自然溶解得较多，同时雨水也会将土壤中的二氧化碳带走，溶解在水中，被水生生物所吸收。所以水土保持工作对于增加碳汇非常重要。

但是，对于喀斯特地区而言，到底是种树、种草还是种灌木能够最大程度地增加碳汇，这一点需要持续、全面的科学实验来支撑。目前，刘再华和他的团队在普定县设置了专门的喀斯特水碳通量大型模拟试验场，“希望5到10年内能够有好的成果出炉”。

在人才培育方面，刘再华近年来培养出20余位研究生和博士、博士后。目前，他的队伍稳定在12人左右的规模。“稳定的人才队伍是科学研究的最大保障。我们也希望未来有更多的年轻人成长起来，挑起大梁。”刘再华说。

本篇文章来源于 《中国科学报》 (2015-04-20 第7版 学人)| 记者 彭科峰 见习记者 张晴丹

原文链接：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2015/4/317239.shtm

转载于中国科学院网站，链接：http://www.cas.cn/cm/201504/t20150420_4341574.shtml