刘金荣、冯起主编生态科普作品：草地生态系统中的“碳”足迹

草地是地球的皮肤，在一些地区，由于牲畜数量庞大，农牧民为了维持家庭生计，会过度放牧，导致植被被过度消耗，土地质量下降，最终使得草地逐渐演变为草甸或沙荒地。这不仅影响了牲畜的饲草资源，还破坏了整个生态系统。气候变化对草地环境也有负面影响。全球气温上升、降水不均等现象使得一些地区的草地面临更加严峻的生长条件，加速了草地的退化过程。气候变化带来的干旱、高温等极端天气事件加剧了草地生态系统的紊乱，威胁到植物多样性、土壤质量和水资源的可持续利用。

花海草地（刘金荣科研团队自绘）

土壤草地碳循环（刘金荣科研团队自绘）

随着人类活动的不断发展，草地作为生态系统的重要组成部分承受着日益加剧的生态压力。气候变化、生物多样性丧失、过度放牧等问题迫切需要对草地生态进行修复。在草地修复和恢复过程中，草地生态系统中“碳”足迹发生变化，需要探讨。《草地生态系统中的“碳”足迹》一书是“创作生态科普作品，助力实现双碳目标（23CXKA0001）”项目的研究成果总结，通过对草地“碳”循环、变化和影响进行剖析，归纳总结了一些草地“碳”的常识和生态修复观点，为科研人员、政府工作人员和关心碳循环的读者提供一点参考。

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草地生态系统中的“碳”足迹购买

刘金荣，冯起主编

北京：科学出版社，2026. 3

（碳中和之路：山水林田湖草沙的生态密码）

ISBN 978-7-03-082740-1

本书分为十二章，章章紧扣，呈现了一个清晰的草地生态修复“碳”足迹。本书将引领读者进入草地生态修复中“碳”的奇妙世界，解密草地生态系统的生态功能和生产功能，全面展示草地中“碳”的秘密，深刻理解其在草地生态系统中的核心作用。提出草地退化的“碳”足迹和相应的可持续性发展防治策略，介绍生态移民、植草技术以及草地再生技术。微观层面上剖析草地生态系统中“碳”的奇迹，以及放牧对草地固碳的影响。寻找草地上的“碳”精灵、解密草原为何不长树等。

本文分享其中“碳”汇使者的动人故事——被冤枉的蚯蚓。这并非仅仅是一则关于蚯蚓的传说，更是对于这个微小生物如何在碳循环中扮演角色的真实揭示。从土壤到植被，蚯蚓的故事将为人们呈现一个微观奇迹，让草地在它们的辛勤努力下变得更加丰盈。

“碳”汇使者：

被冤枉的蚯蚓的故事

生态修复与土壤改良工程常以优化土壤结构、提升肥力及有机质含量为目标，众多学者针对此投身研究。但鲜为人知的是，在人类科研探索的同时，土壤中的生物早已悄然行动——被誉为“生态系统工程师”的蚯蚓，正是其中的杰出贡献者。它们通过掘穴、排泄等自然行为，持续改良着土壤微环境。

本来，蚯蚓对土壤质量改善的杰出贡献，已经可以让其稳居益虫宝座，受到人类的称赞与保护了。但在“碳达峰碳中和”的背景下，它在生态系统碳循环中的作用更加被人重新研究、议论。有研究称，蚯蚓对土壤的疏松，会使土壤二氧化碳排放提高30%。虽然蚯蚓疏松土壤、提高养分，但是蚯蚓促进碳排放，是气候变暖的“元凶”之一！可恶，人类真的不能再和蚯蚓做好朋友了吗？

先别着急下结论，给蚯蚓发碳中和“突出阻碍奖”，土壤生物对全球变化的响应和反馈目前是生态学的前沿、难点课题，需要更多的研究进行支撑。

蚯蚓粪被称作“全能肥料”（刘金荣科研团队自绘）

大量研究已经表明了，蚯蚓能够提高土壤肥力，目前已被学界公认。凭借这点，它就能成为农林业生产的“益虫”（当然，如果你抓蚯蚓做鱼饵，也对渔业有些帮助）。但在气候变暖趋势越来越明显的今天，蚯蚓促进碳排放的研究结果，让蚯蚓同时扮演着两个截然矛盾的角色。人类应该安然享受蚯蚓带来的免费土壤肥力提升服务？还是采取些措施，减少蚯蚓带来的温室气体的排放呢？

一篇刊登在《自然》杂志的研究文章，似乎找到了解决这一矛盾的关键。该研究发现，蚯蚓刺激二氧化碳排放和提高土壤肥力是有机统一的，是同一过程的两个方面。一定时间内，土壤二氧化碳排放的增加，并不代表着蚯蚓为土壤固碳做出了负贡献，蚯蚓只是把土壤既定要释放的二氧化碳，加速释放了。

蚯蚓的喊冤（刘金荣科研团队自绘）

“是加速，而不是加量”，研究结果这样终结了人们对蚯蚓的议论。通过对有蚯蚓与无蚯蚓的土壤做对比，发现蚯蚓并没有让更多的二氧化碳释放到大气环境，只是让该释放的去得更快一些罢了。

在试验过程中，有蚯蚓的土壤，前期释放二氧化碳速率较快，中后期的时候，二氧化碳释放量就越来越少了。而无蚯蚓的土壤保持着不紧不慢的步伐，孜孜不倦地一直将二氧化碳释放到大气。经过长时间的对比，有蚯蚓和无蚯蚓的土壤二氧化碳释放总量是没有明显的差异。

大部分的碳在土壤中形成两个碳库，即“可矿化碳库”与“稳定碳库”。前者是能在短时间内被植物、微生物利用的“外向型”碳库，后者则是不参与植物、微生物代谢的“自闭型”碳库。可矿化碳库与空气接触，很容易释放二氧化碳，蚯蚓的消化道内进行着的复杂生化与物理过程，则加快了碳矿化的速度。但是我们不能仅凭土壤释放二氧化碳速率增加，便草草得出结论——蚯蚓不利于土壤碳的固存，而应该从碳释放与碳固存两方面整体来看，得出客观的结论。

这样一来， 我们的好蚯蚓每天摄取大量的土壤（包括其中的没那么幸运的各种土壤生物），并排出在微生物作用下产生的有机质。其中一部分的有机物和养分可以更轻松地被植物吸收利用，另一部分则与土壤颗粒紧密结合在一起，形成土质疏松、肥力较高的高质量土壤。

经过蚯蚓“翻耕”的土壤，不仅有利于植物生长，还能将更多的碳固存于土壤中。事实上，“碳矿化”和“碳稳定”也是同一过程的两个方面，同时发生，难以截然分开；蚯蚓的存在，同时加快了“碳矿化”和“碳稳定”过程，但对后者裨益尤甚。蚯蚓对碳的这种保护作用，一方面有利于增强土壤的碳汇能力，也可能更有利于持续地促进植物生长。

可以这么说，如果碳排放量是个大蛋糕，蚯蚓只是吃得比较快，让人觉得它吃的比较多而已。以往对蚯蚓的研究，仅仅注意到了单位时间二氧化碳释放速率的增加，就认为它是增加碳排放的元凶之一，却忽视了碳排放的整体，冤枉了“好蚯蚓”。

在科研工作中，有时灵光一闪的直觉会给科研带来意想不到的研究思路，有时常识性的判断也会将科研的思路束缚。我们并非不能以直觉或常识支撑判断，但须心存警惕。永远保持客观态度与探索精神，以科学的验证得出客观的结论。

本书不仅仅是为读者呈现一份关于草地生态修复的科普资料，更是为这一领域的可持续发展提供一些观点。唤起读者保护草地生态环境，呼吁更多的人投身草地生态修复领域，期待政府、企业及研究机构能够共同探讨书中提及的各种草地生态修复技术与理念。通过更多创新性的研究、可行性的技术应用推动生态修复技术进步，以及政策法规的完善。只有在共同的努力下，才能构建一个环保、可持续的未来，为下一代留下绿水青山。

本书出版获得国家重点研发计划课题“西部干旱区煤能源基地生态环境承载力响应及生态系统退化监管技术”（2022YFF1303301）、榆林市科技重大专项“榆林市矿区生态修复关键技术研发及应用”（YLKJ-2024-RCZD-001）、甘肃省首席科学家项目“黄河甘肃段水循环过程、土壤碳库稳定及水碳耦合机制”（23ZDKA017）、甘肃省知识产权计划（定向组织）项目“甘肃省典型生态系统碳汇评估研究”（23ZSCQD001）及国家自然科学基金联合基金重点项目“毛乌素沙地高强度采煤下生态水文系统演变及修复机理” （U24A20178）的资助。本书策划和编写过程中，得到了西南民族大学、中国科学院西北生态环境资源研究院、草业国家技术创新中心、甘肃省科学院、西北师范大学、兰州大学草地农业科技学院等单位的支持与帮助；同时、多位专家、学者、技术工作人员都提出了宝贵意见，在此一并表示诚挚的谢意！

本文摘编自《草地生态系统中的“碳”足迹》（刘金荣，冯起主编. 北京：科学出版社，2026. 3）一书“前言”“第 9 章 “碳”循环是让草地变绿的魔法”，有删减修改，标题为编者所加。

（碳中和之路：山水林田湖草沙的生态密码）

ISBN 978-7-03-082740-1

责任编辑：石　珺

本书旨在探讨草地生态修复中的“碳”环境。通过解密草地生态系统的生态功能，深入讲解草地生态系统中“碳”的关键作用。从草原植物适应环境到草地的碳汇功能，再到草地的“碳”密码，全面揭示草地中“碳”的储量和我国草地的“碳”资源，以及不同地区的草原分类和自然条件；阐述草地中碳的组成、生态系统的碳循环，以及草地碳汇的概念、作用及价值；研究土壤碳汇及土壤中CO2的存在；详细分析草地“碳”的损失原因、草地的退化程度评估和防治策略；强调草地“碳”修复的紧迫性，并揭秘生物信息与草地的关系。书中还包括了生态移民、植草技术的探秘，以及生态奖补政策对草地生态保护的鼓励与影响。

本书可供大众科普阅读，也可供生态修复相关领域的专业技术人员、科研人员、管理人员以及相关专业高校师生参考使用。

（本文编辑：刘四旦）

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