岩石风化是调控全球气候的重要地球化学过程，碳酸盐岩的风化（即岩溶作用）由于其快速的动力学特征，可在短期高效产生大气CO2的捕获，因此近年来碳酸盐岩风化过程被认为具有重要的人为调控增汇潜力。近几十年全球许多地区持续开展生态修复工程产生了重大的生态效益，其中植被绿化以及植被碳汇的增加就是重要的方面。碳酸盐岩的风化过程与陆表植被变化紧密相关，近年来全球陆续有一些案例研究发现植被绿化或许与碳酸盐岩的风化强度变化有关，但一直缺少系统的研究揭示植被绿化影响碳酸盐岩风化的机制研究，并评估绿化对全球碳酸盐岩风化产生的碳汇效益有何影响。
为明晰碳酸盐岩风化及其相关碳汇通量对植被绿化的响应及机制，中国科学院地球化学研究所刘再华研究员领导的团队联合西南大学与德国卡尔斯鲁厄理工大学学者对过去近40年中国西南以及全球碳酸盐岩地区风化强度与相关碳汇通量进行了定量评估，发现这些地区碳酸盐岩风化强度(以[HCO3-]为指示)与植被绿度变化呈现显著的正相关关系，具体为：在1982—2018年间，中国西南碳酸盐岩区在生态修复工程诱导的植被绿化驱动下，碳酸盐岩风化产生的[HCO3-]和碳汇通量分别增长5.8%和6.1%，同期全球碳酸盐岩区绿化导致的[HCO3-]上升达2.4%，这些研究结果表明在过去的几十年中，全球碳酸盐岩风化强度与相关碳汇通量在植被绿化的影响下显著升高。同时，研究团队收集了全球不同气候带碳酸盐岩控制泉点的[HCO3-]与当地的植被绿度开展了系统分析，发现全球植被越绿的区域泉水中[HCO3-]越高，再次证明了植被绿化对碳酸盐岩风化的突出控制。
图1. 近40年西南碳酸盐岩区环境参数与不同情景下风化[HCO3-]及其相关碳汇通量的变化趋势
此外，研究团队为进一步揭示绿化对碳酸盐岩风化的控制机制，利用模型与野外大型模拟流域对不同全球变化情节下的碳酸盐岩风化强度开展了定量评估，发现若排除植被绿化的作用而仅考虑气候变暖的影响，那么中国西南以及全球尺度碳酸盐岩风化产生的[HCO3-]将下降1.3%，而排除暖化的影响，植被绿化对中国西南（+7.3%）以及全球（+3.7%）的风化[HCO3-]增益将更为显著。同时，研究团队发现在全球范围内植被恢复对碳酸盐岩风化的增强效应最高可达+43.8%，然而未来全球的持续暖化无疑将对碳酸盐岩风化强度产生负面影响，而植被的持续绿化与生产力的提高或可逆转这一趋势。这些研究结果不仅仅揭示了过去几十年的植被绿化促进了碳酸盐岩风化强度，更发现植被绿化是逆转全球升温对碳酸盐岩风化及其相关碳汇造成负面影响的关键因素。总之，这一项研究证实未来碳酸盐岩区的生态修复与植被绿化或可成为调控岩石风化碳汇的潜在抓手，这一发现具有重要的科学意义与应用价值。
图2. 位于普定喀斯特生态系统观测研究站的野外大型模拟流域以及其长期植被绿化控制下的碳酸盐岩风化[HCO3-]趋势模拟试验研究结果
上述研究成果近期发表于Nature Communications，刘再华研究员为论文通讯作者，第一作者为西南大学曾思博教授，合作单位包括西南大学与德国卡尔斯鲁厄理工大学。该研究得到了中国科学院先导计划项目（XDB40020000）、国家自然科学基金创新群体项目（41942004）、国家自然科学基金重点项目（42130501,42141008）的大力支持。文章网络连接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-57899-z
(环境室 刘再华课题组/供稿)