基于挪威案例研究：IPCC简化法可能高估冷温带与北方地区有机土壤农田的二氧化碳排放

为何北方农田对气候重要

在全球的冷温带与北方（北方针叶林带）地区，许多农田位于深厚的泥炭层之上，泥炭是一种富含古老植物残体的暗色海绵状土壤。当这些泥炭地为种植作物和草地而被排水时，会向大气释放大量二氧化碳。各国目前依赖简单的全球经验法则来估算这些排放，这些估算用于国家气候报告，并影响哪些气候行动被认为值得推进。本研究探讨这些规则是否能为挪威提供准确的判断，以及这对气候规划意味着什么。

泥炭土、排水与上升的气体

泥炭地储存大量碳，因为缺氧的积水环境减缓了植物残体的分解。然而，几个世纪以来，欧洲许多泥炭地被开沟和装管排水以改造为农田。降低地下水位会使泥炭暴露于空气，加速分解，从而持续将二氧化碳从土壤排放到大气中。挪威约有67,000公顷这样的耕作泥炭地，占国土面积的一小部分，但在土地利用部门却是最大的一项单一排放源。官方统计使用气候变化政府间专门委员会（IPCC）的“Tier 1”排放因子来估算这些排放，该方法在较宽的气候区内对所有有机土壤耕地假定单一的平均排放率。

用精细模型检验简单规则

由于长期的直接气体观测稀缺，研究人员采用了基于过程的生态系统模型CoupModel，并用来自两处挪威泥炭农场的田间数据对其进行了校准：位于潮湿温和的大西洋岸的Farstad和位于更寒冷、更干燥北方的Pasvik。在两个站点，仪器记录了陆地与大气间的二氧化碳通量、地下水位深度、土壤含水量、温度以及草作物的收获情况。经调参的模型能较好地再现二氧化碳通量的总体规律，包括在不同季节和不同排水条件下田地何时表现为净源或净汇。

在挪威泥炭农田上会发生什么

借助校准后的模型，团队对2001至2022年间挪威50处具有代表性的耕作泥炭地进行了二氧化碳排放模拟。这些地点覆盖了全国大部分的温度和降水范围。模拟显示了一个明确信息：地下水位深度是排放的主要控制因素。水位远低于地表的深度排水地点释放的碳最多，而抬高水位则显著减少净排放，甚至可使较暖地区转为净碳汇。模型还显示，较冷地区即使在较高水位下仍保持碳源状态，因为生长季短限制了植物的碳吸收。

当前核算规则是否高估了排放

为与IPCC Tier 1规则比较，研究人员将结果转换为净生态系统碳平衡，合并了净二氧化碳交换与作物收获移除的碳。在水位非常低的深度排水地点（平均水位大约低于0.7米）中，模型估算的碳损失与Tier 1排放因子相近。然而，对于许多水位位于距地表0.7至0.3米之间的地点，Tier 1值比模型估算高出31%至88%。来自Pasvik站点的田间数据——田地内不同地块存在不同排水水平——支持这一模式。简言之，标准的全球因子似乎假定了最干燥田块的典型排放水平，然后将该数值应用到更湿的田块上。

这对气候决策意味着什么

研究结论为：挪威在其冷温带与北方地区使用Tier 1方法，可能对许多耕作泥炭地的二氧化碳排放存在高估。这会夸大某些减排措施的表观气候效益，并掩盖区域、农作方式与水位之间的重要差异。作者主张，各国应投入更多田间监测，并在可能时采用更精细的Tier 2或Tier 3方法，将排放因子根据当地气候、作物类型和排水条件加以定制。这样可以为政策制定者提供更清晰的画面，指出抬高水位或改变土地利用能在哪些地方真正降低泥炭土的温室气体排放，及在哪些地方需要降低预期。

引用: Zhao, J., Takriti, M., Jansson, PE. et al. Potential overestimation of carbon dioxide emissions from croplands on organic soils in cool temperate and boreal regions based on a case study from Norway. Commun Earth Environ 7, 461 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03464-5

关键词: 泥炭地, 二氧化碳, 温室气体, 地下水位, 挪威农业