碳捕获与封存（CCS）中 CO2泄漏对生菜的影响：关乎产量与质量的重要研究

研究人员为探究 CCS 泄漏对生菜的影响开展实验，发现其影响生菜形态、产量和营养质量，为 CCS 决策提供参考。

　　# 碳捕获与封存（CCS）中 CO₂泄漏对生菜的影响：关乎产量与质量的重要研究
在全球变暖的大背景下，碳捕获与封存（Carbon Capture and Storage，CCS）技术成为了应对气候变化的关键手段之一。想象一下，我们把二氧化碳（CO₂）从工业排放源中捕获，然后封存在地下，就像是给这些温室气体找到了一个 “地下牢笼”，听起来是不是很棒？然而，这个 “牢笼” 并不完美，CO₂可能会从地下储存库泄漏到土壤和大气中，就像狡猾的 “囚犯” 越狱了一样，这给生态环境带来了潜在风险。

在农业领域，这个问题显得尤为关键。农作物生长在土壤中，一旦土壤里的 CO₂浓度因为泄漏而升高，它们的生长和发育可能会受到影响。就拿生菜（Lactuca sativa L.）来说，它是人们餐桌上常见的蔬菜，富含营养，深受大家喜爱。但目前，CCS 泄漏对生菜的影响还不明确，比如生菜的形态、产量会不会改变？营养成分又会有怎样的变化？这些问题都亟待解决，这也是研究人员开展这项研究的重要原因。

为了回答这些问题，中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院大学以及中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所的研究人员共同开展了一项研究。他们的研究成果发表在《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》上。

研究人员采用了多种技术方法来开展研究。首先，他们选择在北京顺义农业综合试验站进行盆栽实验。实验设置了两个处理组，一个是非泄漏对照组（CK），另一个是接收 CO₂通量为 1500 g?m^-2·d^-1的泄漏组（G1500）。在实验过程中，研究人员定期测量生菜的多个指标，包括形态指标（如高度、最大叶长、最大叶宽、叶数和相对叶绿素值 SPAD）、生物量指标（如叶面积、地上和地下生物量、地上含水量）以及质量指标（如硝酸盐氮、维生素 C、维生素 E、类黄酮和纤维素）。最后，利用独立样本 t 检验对数据进行分析，以确定处理组之间的差异是否显著。

研究结果

1. 生菜形态变化：研究发现，CO₂泄漏显著影响了生菜的形态。与对照组相比，泄漏组生菜的高度在生长过程中出现波动且缓慢下降，整个观察期内降低了 54.88%。最大叶长增长缓慢，后期略有下降，收获时比对照组下降了 45.35%。最大叶宽虽然在高 CO₂浓度影响下有一定增宽趋势，但最终仍比对照组下降了 60.02%，且对 CO₂泄漏的响应最早且变化最显著。叶数整体虽有波动上升，但仍比非泄漏组减少了 35.71%。另外，泄漏组生菜的 SPAD 值在后期呈下降趋势，收获时比对照组降低了 18.38%，表明土壤中 CO₂浓度升高抑制了生菜叶绿素水平12。
2. 生菜生物量变化：在生物量方面，CO₂泄漏同样产生了显著影响。收获时，泄漏组生菜的地上干重明显降低，比对照组减少了 81.70%。地下鲜重虽低于对照组，但差异不显著。同时，生菜根系的分布和形态发生了变化，主根退化，表层附近细根增多，这表明生菜根系从深层土壤吸收水分和养分的能力被削弱34。
3. 生菜质量变化：CO₂泄漏对生菜的质量也有影响。泄漏组生菜的硝酸盐氮含量显著增加，比对照组提高了 53.01%。维生素 C 含量大幅上升，增加了 225.00%，而维生素 E 含量两组之间无显著差异。类黄酮和纤维素含量也明显增加，分别比对照组提高了 464.81% 和 128.76%56。

研究结论与讨论

综合研究结果，高土壤 CO₂水平显著降低了生菜的高度、叶形态和整体生物量，且对地上生物量的抑制作用比对根系更强。虽然 CO₂泄漏使生菜中的硝酸盐氮、维生素 C、类黄酮和纤维素浓度增加，但硝酸盐富集仍在欧盟设定的安全食用范围内。不过，由于产量大幅下降，导致每株生菜中维生素 C、类黄酮和纤维素的总量减少。这表明，CO₂泄漏虽会使生菜某些营养成分积累，但却损害了其生物量生产，降低了整体产量和关键质量成分的总含量78。

这项研究具有重要意义。它让我们更加清楚地了解生菜对 CO₂泄漏的响应，有助于 CCS 决策者更好地理解 CCS 的安全性和相关风险管理。因为 CCS 项目的泄漏不仅会影响生菜，还可能影响其他植物，包括水果、饲料作物、油料作物和叶菜类蔬菜。未来的研究可以进一步探索不同植物类型和更多质量指标，以更全面地了解这些潜在影响。