CN101052876A

CN101052876A - 用于测定碳排放信用额度的系统和方法

Info

Publication number: CN101052876A
Application number: CN 200580037454
Authority: CN
Inventors: 利·艾伯特·沙利文; 杰弗里·弗朗西斯·帕尔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-10-10
Also published as: ZA200702574B

Abstract

测定碳排放信用额度的方法，包括下列步骤：a)取在一定位置或区域中生长的植物型的样品；b)对样品中的植物化石有机碳进行定量；c)对该位置或区域上的植物型的总生物量进行定量；d)对该位置或区域上的植物型的总生物量测定植物化石有机碳的总量；和e)基于上述步骤(d)中测定的植物化石有机碳的总量测定适合于该位置或区域的碳排放信用额度。

Description

用于测定碳排放信用额度的系统和方法

发明领域

本发明涉及用于测定碳排放信用额度的系统和方法。本发明还涉及用于测定碳隔离的方法。本发明还涉及碳排放信用额度的交易方法。

发明背景

全球变暖的危胁已经在过去的二十年内产生了科学和公共利益方面日益增加的警告。尽管辩论仍在继续，但是众多领军的环境科学家认为全球变暖是大气中二氧化碳和其它温室气体水平增加的结果。研究证实上世纪五十年代后期的大气二氧化碳水平约为315ppm并且从此开始逐步上升。近期的数据已经证实大气中的二氧化碳水平在2003年底已经上升到约376ppm。

大气二氧化碳水平的增加主要归因于矿物燃料的燃烧逐步增加。

因对全球变暖潜在破坏性作用日益增长的关注，1992年批准了有关气候改变的联合国框架条约(United Nations FrameworkConvention on Climate Change)(UNFCCC)。截止到1993年6月，该条约已经接受了来自166个国家的签署。京都议定书在1997年12月11日在日本京都的第三届UNFCCC各方会议期间得到批准，它是UNFCCC的方案。京都议定书的条款尝试通过已经签署和批准该方案的成员国来调节二氧化碳的排出。尽管许多国家已经同意京都议定书的条款的约束，但是澳大利亚和美国都没有批准该方案。

大气的二氧化碳水平由两种因素控制，它们是：(a)排放入大气中的二氧化碳的量；和(b)从大气中排出而进入碳阱的二氧化碳的量。碳阱作为储存二氧化碳的贮库起作用。碳阱可以包括生物量(诸如森林和作物)、浮游生物、土壤、水体和地质隔离沉积。因此，通过测定总二氧化碳排放和由碳阱吸收的总二氧化碳就可以计算出任何具体国家的二氧化碳净排放。

UNFCCC允许碳交易系统。在该系统中，建立碳阱的各方获得有关二氧化碳吸收入碳阱的量方面的“碳排放信用额度”。这种碳排放信用额度可以与温室气体排放国进行交易，以便使所述的排放国满足其京都议定书的目标。

已知作为植物生长的结果，碳基物质在植物结构中形成并且碳基物质可以返回到土壤中而形成含碳的沉积物。存在建立的用于测定土壤有机碳含量的方法，而土壤有机碳含量对那些控制农业业务而言是所关注的因素。返回到土壤中的大部分有机物最终腐败并且其碳含量随该物质腐烂而在一定时间期限内被排放。

植物化石，也称作植物蛋白石，为作为生物矿化结果在植物中形成的二氧化硅物质。在土壤中出现的二氧化硅以硅酸(SiOH₄)的形式被植物的根系吸收并且随后在遍及其叶、茎和根系的胞内和胞外结构中沉积。Piperno(1988)，Phytolith Analysis：“An Archaeological和Geological Perspective”(Academic Press London)中描述了植物组织中二氧化硅沉积的三个部位。这些部位包括：(1)细胞壁沉积物，通常称作膜硅化；(2)浸润入细胞腔；和(3)外皮的胞间隙中。细胞壁沉积物通常复制活细胞形态，而那些在腔中形成的沉积物不会复制活细胞形态。

植物化石中存在碳首先由澳大利亚CSIRO科学家Jones和Milne(1963)在“Studies of Silica in the Oat Plant”，Plant和SoilXVIII(2)：207 220详述。在这一最初的研究后，进行了有关化石中植物化石的碳的大量研究。这类研究集中在化石中植物化石的放射性碳纪年方面，以便建立考古学和古植物学研究地层学年表或δ13C同位素值，从而基于C3和C4标记确定古植物型。已认识到植物化石中有机碳的存在在放射性碳纪年中的作用。本发明者已经进行了放射性碳年代测定并且证实在约达1.2m土壤深度中的植物化石内封闭的碳约有8,000年。本发明者的研究未探查到植物化石中碳的限定位置隔离，也没有证据表明在大部分土壤条件下有可估计到的更为久远的植物化石储存期内碳释放的证据。

还已知可以通过重液体浮选(例如使用2.35gcm^-3比重)，或如本发明者之一(即Parr)报导的对有机物和碳酸盐成分的酸消化，由此遗留二氧化硅残基，来从其它有机部分中分离植物化石(参见本发明者之一(即Parr)的公开文献：“Acomposition of heavy liquid floatationand microwave digestion techniques for the extraction of fossilphytoliths from sediments”-Review of Palaeobotany &Palynology，120(2002)：315-336)。

发明简述

本发明在第一个方面中提供了用于测定一定位置或区域上的植物型的植物化石有机碳产量的方法，包含：

a)采集在该位置或区域中生长的植物型的样品；

b)对样品中的植物化石有机碳进行定量；

c)对该位置或区域上生长的植物型的总生物量进行定量；和

d)对该位置或区域上的植物型的总生物量测定植物化石有机碳的总量。

本发明第一个方面的方法能够对在一定位置或区域上生长的特定植物型的植物化石有机碳进行定量。在该方法中，从该位置或区域采集植物型的样品。样品可以包含植物型的单一实例，或更优选其可以包含该植物型的多个样本。然后分析样品以便测定样品中植物化石有机碳的含量。可以通过任意合适的方法测定样品中植物化石有机碳的含量。例如，可以对样品进行低温燃烧、进行酸消化或微波消化。

Parr，J.F.，Lentfer，C.J.和Boyd，W.E.，(2001)“Acomparative analysis of wet and dry a shing techniques for theextraction of phytoliths from plant material.”Journal ofArchaeological Science 28：875-886；和Parr，J.F.，Dolic，V.，Lancaster，G.和Boyd，W.E.，(2001)“A microwave digestionmethod for the extraction of phytoliths from herbariumspecimens.”Review of Palaeobotany and Palynology，116(2001)：203-212，这两篇文献都描述了几种用于从植物中提取植物化石的方法。将这些文章的全部内容引入本文作为相互参照。

一旦从样品中提取了植物化石，就可以分析植物化石以便测定其碳含量(下文称作植物化石有机碳或PhytOC)且由此测定样品中植物化石有机碳含量。

可以通过本领域技术人员公知的很多方法测定提取的植物化石的碳含量。本发明者还独特地使用了LECO碳分析仪来测定提取的植物化石中的碳含量。

通常在描述了植物化石后进行的植物化石碳含量的测定包括使用LECO仪器进行有机碳测定、重铬酸盐消化或其它合适的方法。

本发明第一个方面的方法还包括对所述位置或区域上的植物型的总生物量进行定量。

可以通过本领域技术人员已知合适的许多不同方法测定所述植物型的总生物量。这些方法可以包括：

-直接采样；

-使用采集的数据和已知的收获指标间接测定；

-遥感技术；和

-使用适当的生物量累积曲线(例如，参见Montague等“Carbon Sequestration Predictor for Land Use Change in InlandAreas of New South Wales-Background User Notes，Assumptionsand Preliminary Model Testing，Version 2.0.”，Research andDevelopment Division State Forests of New South Wales，Sydney2003)。

本领域技术人员可很容易地认可和理解上述方法和其它方法可以用于测定在所述位置或区域上生长的植物型的总生物量并且不需要提供这类方法的额外描述。

一旦测定了样品中植物化石有机碳的含量并且还测定了植物型的总生物量，就可以简单地计算出存在于在该位置或区域上生长的植物型中的植物化石有机碳总量。可以理解步骤(b)和(c)可以按照任意的顺序进行。

如果混合的植物在所述位置或区域上生长，那么本发明第一个方面的该方法优选包括：取在该区域或位置上生长的一种或多种，优选所有植物型的样品；对每种植物型的样品测定植物化石有机碳的含量；对在该位置或区域上生长的每种植物型的总生物量进行定量；并且测定植物化石有机碳的总量。

存在于植物化石中的碳在植物化石结构内长期，超过几千年保持隔离。本发明者已经认识到植物化石提供了隔离碳的机会。本发明者进一步认识到这一结果通过碳封闭在植物化石结构中而为获得碳排放信用额度提供了机会。

因此，本发明在第二个方面中提供了用于测定碳排放信用额度的方法，包括下列步骤：

a)取在一定位置或区域中生长的植物型的样品；

b)对样品中的植物化石有机碳进行定量；

c)对该位置或区域上的植物型的总生物量进行定量；

d)对该位置或区域上的植物型的总生物量测定植物化石有机碳的总量；和

e)基于上述步骤(d)中测定的植物化石有机碳的总量测定适合于该位置或区域的碳排放信用额度。

在本发明第二个方面的方法中测定的碳排放信用额度因生长在所述位置或区域上的特定植物型的植物化石有机碳含量代表了植物化石结构中基本上永久性隔离的碳而出现。因此，植物化石有机碳主要为不能生物降解的并且代表了基本上已经从大气中排除一千年的碳。按照本发明的该方面计算的碳排放信用额度请求植物化石中隔离的所有碳的信用额度。

如果对所述的位置或区域进行耕作或施以农艺，其中植物型的作物以定期间隔周期性生长(例如每年一种作物)，那么存在于作物中的总植物化石有机碳代表了每一收获周期中与大气永久隔离的碳的累积总量。因此，可以对每一耕作周期请求保护相当于作物的植物化石有机碳总量减去若未栽培作物而已经隔离的植物化石有机碳总量的碳排放信用额度。

如果对所述位置或区域不进行定期耕作，那么可以将因一定时间期限内植物生长而导致的生物量在该位置或区域上的增加请求为碳排放信用额度。在这方面，可以理解当在所述位置或区域上生长的植物产生较多的地上生物量时，植物中植物化石有机碳的量就会增加。这种增加代表了可以按照本发明方法测定的碳排放信用额度。

还能够通过分析土壤测定由生长在一定区域或位置上的特定植物型产生的植物化石有机碳。在这方面，发现不同的植物型(包括不同的植物科和不同的植物种类)具有在形态上彼此不会重叠的植物化石类型。

本发明的第三个方面是提供涉及碳隔离的数据的方法，包含：

a)采集在植物型已经生长或正在生长的选定位置上的土壤样品；

b)从样品中分离植物化石；

c)对来自该植物型的样品中的植物化石有机碳进行定量以便提供数据；和

d)提供数据预测以便支持在所述位置上生长的植物型的碳排放信用额度请求。

步骤(c)可以包含对植物化石进行显微镜观察评价以便使其与来源于所关注的植物型的植物化石结构建立相关性。可以使用浮选法，诸如致密介质浮选从土壤中分离植物化石。或者，可以通过本发明者之一Parr(2002)最先倡导的微波消化的方法从土壤中分离植物化石，以便从土壤样品中除去土壤和可降解的有机碳而遗留下含有植物化石的残渣，参见Parr，J.F.(2002)“A comparison of heavy liquidfloatation and microwave digestion techniques for theextraction of fossil phytoliths from sediments.”Review ofPalaeobotany and Palynology 120(3-4)：315-336。将该参考文献的全部内容引入本文作为相互参照。

本发明第二个方面和第三个方面的方法都提供了为支持碳排放信用额度的请求而提供数据的方法。第二个方面使用了对植物型样品的分析以便提供必要的数据，而第三个方面使用了对土壤的分析以便获得对生长在所述位置上的植物型的植物化石有机碳含量的测定。

还能够通过分析从所述位置的地面上回收的物质的植物化石含量测定该位置上产生的植物化石的量。通过测定有间隔的位置的地面上的物质的植物化石含量，能够测定在间隔期过程中添加到物质中的植物化石物质的量。因此，在本发明在第四个方面中提供了用于测定在一定时间期限内累积在一定位置上的植物化石有机碳的方法，包含下列步骤：

a)从所述位置的地面上采集物质样品；

b)测定该物质的植物化石有机碳含量；

c)使用上述步骤(b)中测定的数据测定该位置上的物质中的总植物化石有机碳含量；

d)在预定时间期限过去后，从所述位置的地面上采集进一步的物质样品；

e)测定样品中该物质的植物化石有机碳含量；

f)由上述步骤(e)中测定的数据测定该位置上物质中的总植物化石有机碳含量；和

g)通过从步骤(f)中测定的量中扣除步骤(c)中测定的量而测定在预定时间间隔内在该位置上累积的植物化石有机碳的量。

本发明第四个方面的方法测定了在一定时间间隔开始时存在于地面上(诸如在土壤中)的植物化石有机碳物质的量。在预定时间间隔结束，一般为一年以后(与在该位置上生长的植物型的生长周期相关)，再次测定从地面上采集的物质中植物化石有机碳含量。由于在预定时间间隔过程中在该位置上生长的植物有可能使植物化石物质在该时间间隔过程中沉积到地面上，那么存在于在地面上采集的物质中的植物化石有机碳应该已增加。本发明第四个方面的方法测定了这种增加。

从地面上采集的物质优选包括落叶、腐殖土和至少土壤的上层。

本发明在第五个方面中提供了用于隔离碳的方法，包含下列步骤：确定已经提高了植物化石有机碳产量的一种或多种植物型并且在一定位置或区域上栽培此一种或多种植物型，以便增加在该位置或区域上植物化石有机碳的产量。

本发明的第五个方面可以进一步包含下列步骤：用已经提高了植物化石有机碳产量的一种或多种植物型取代在所述位置或区域上现存生长的生物量。所谓“植物化石有机碳产量提高”意指一种或多种植物型的植物化石有机碳产量高于在所述位置或区域上生长的现存植物型的植物化石有机碳产量。大部分天然草场；沼泽地的草本植物，诸如巨大的灯心草；莎草科(cyperaceae)种类；和驯化植物，诸如大麦、玉米、稻米、甘蔗和小麦具有大量的植物化石。

其它植物具有高植物化石含量，但尚未计算出植物化石内封闭的碳，这些植物如下所列(取自J.F.Parr，L.A.Sullivan，SoilBiology and Biochemistry 37(2005)：117-124 121)。

在载玻片上，400X放大倍数下目视评价对来自出现在Numundo和拜伦海湾地点的植物种类的蜡叶标本的提取的植物化石的丰度。

高量

紫菀科(Asteraceae)：夜香牛(Vernonia cinerea(L.)Less.)；乌毛蕨科(Blechcaceae)：Blechnum indicucm Burm.F.；莎草科：Gahnia sieberana Kunth.；桑科：Artocarpus cumingiana Trec.，Ficus coronata Spin.；桃金娘科(Myrtaceae)：大叶桉(Eucalyptusrobusta Smith)；露兜树科(Pandanaceae)：露兜树(Pandanustectorious Solms.)；禾本科：Bambusa forbesii(Ridl.)Holttum、栅状臂形草(Brachiaria brizantha(Hoscht.Ex A.Rich)Stap f.)、Buergersiochloa macrophylla S.T.Blake，Blumea Supp.、薏苡(Coixlachryma-jobi L.)、Hetaropogon triticus(R.Br)Stapf.Ex Cralb、印度白茅(Imperata cylindrica P.Beauv.)、高升白茅(Imperataexaltata(Roxb.)Brogn.)，多穗狼尾草(Ischaemum polystachyum(L.))、Polytoca macrophylla Benth.、甘蔗(Saccharum officinarum(L.))、甘蔗野生大茎种(Saccharum robustum(L.))、Seteriasphacelata(K.Schum.)Stapf.& C.E.Hubb、Schizostachymbrachycladum(Blanco)Mer.、Themeda arguens(L.)Hack、粽叶芦(Thysanolsara maxima(Roxb.)O.K.；蕨类植物门(Pteridophyta)：过沟菜蕨(Diplazium esculentum(Retz.)Sw.)；茜草科(Rubiaceae)：Massaenda ferruginea K.Sch.Var.scandens Val.；海茜树；玄参科(Scrophulariaceae)：Buchnera tumentosa Bl.；苦木科(Simaroubaceae)：毛叶南臭椿(Ailanthus integrifolia Lamk.)

中等

番荔枝科(Annonaceae)：刺果番荔枝(Annona muricata L.)；棕榈科：槟榔(Areca catachu L.)、Caryota rumphiana Mart.、Cocas nucifera L.；橄榄科(Burseraceae)：Canarium indicum L.；使君子科(Combretaceae)：榄仁树(Terminalia catappa L.)；葫芦科(Cucurbitaceae)：落地生根(Bryophyllum pinnatum(Lamk)Kurz.)、丝瓜(Luffa cylindrica(L.)Roem.)；莎草科：Cyperuskyllingia Endl.；桑科：Ficus nodosa Teysm.& Binn、Ficus papusPeekel、Ficus pungens Reinw.ex Bl.；桃金娘科：花皮桉(Eucalyptus maculata Hook.)；薄子木属的种类(Leptospermumsp.)；胡椒科(Piperaceae)：萎叶(Piper betal L.)；蕨类植物门：毛叶肾蕨(Nephrolepis hirstulata(Forst.)Presl)；茜草科：Massaenda ferruginea K.Sch.Var.scandens Val.；芸香科(Rutaceae)：羽状复叶茱萸(Euodia hortensis J.R.&G.Forst.)；山榄科(Sapotaceae)：倒卵伯克山榄(Burckella obovata(Forst.)Pierre)；苦木科：印度苦木(Quassia indica(Gaertn.)Nooteboom)。

低等

爵床科(Acanthaceae)：匍匐半插花(Hemigraphis reptans(Forst.F.)And.ex Hemsley)；苋科(Amaranthaceae)：杯苋(Cyathula prostrata Bl.)；漆树科：人面树(Dracontomelon dao(Blanco)Merr& Rolfe)、食用槟榔青(Spondias dulcis Soland.exForst.)；番荔枝科：依兰(Cananga odorata Hook.)；夹竹桃科(Apocynaceae)：糖胶树(Alstonia scholaris R.Br.)、海芒果(Cerbera manghas L.)、腰骨藤(Ichnocarpus frutescens(L.)R.Br.)；天南星科(Araceae)：芋(Colocasia esculenta(L.)Schott.)、广西落檐(Schismatoglottis calyptrata(Roxb.)Zol & Mor.)、Pothos helwigii Engl.；五加科：Polyscias cummingiana(Presl.)F.-Vill.；棕榈科：Licuala peckelii Laut.、西米棕(Metroxylonsagu Rottb.)、水椰(Nypa fruticans Wurmb.)；马兜铃科(Aristolochiaceae)：耳叶马兜铃(Aristilochia tagala Cham.)；玉蕊科：槟玉蕊(Barringtonia asiatica L.)、Barringtonianovae-hiberniae Laut.；紫草科(Boraginaceae)：橙花破布木(Cordia subcordia Lamk.)；石竹科(Caryophyllaceae石竹科：荷莲豆(Drymaria cordata(L.)Willd.Ex Roem& Schult.)；旋花科(Convolvulaceae)：甘薯(Ipomea batatus L.)、Ipomea congestaR.Br.；苏铁科(Cycadaceae)：Cycus rumphii Miq.；莎草科：Mapaneamacrocephala(Gaud.)K.Sch.；薯蓣科(Dioscoreaceae)：五叶薯蓣(Dioscorea pentaphylla L.)；柿树科(Ebenaceae)：Diospyrospeekelii Laut.；大戟科(Euphorbiaceae)：Macaranga aleuritoidesF.Muell.、血桐(Macaranga tararius(L.)Muell.-Arg.)、Macarangaurophylla Pax & Hoffm.、花叶木薯(Manihot esculenta Crantz.)；豆科：滨刀豆(Canavalia rosea(Sw.))、Casia alata L.；鞭藤科(Flagallariaceae)：Flagallerea gigantia Hook.f.、须叶藤(Flagallarea indica L.)；大风子科(Flacourtiaceae)：Homaliumfoetidum(Roxb.)Benth.、Pangium edule Reinw.；买麻藤科(Gnetaceae)：显轴买麻藤(Gnetum gnemon L.)、宽叶买麻藤(Gnetumlatifolium L.)；草海桐科(Goodeniaceae)：草海桐(Scaevolataccada(Gaertn.)Roxb.)；莲叶桐科：Hernandia nymphaefolia(presl)Kubitski；唇形科：罗勒(Ocimum basilicum L.)；樟科(Lauraceae)：无根藤(Cassytha filiformis L.)、Litseagrandiflora Teschn.；百合科(Liliaceae)：朱蕉(Cordylinefruiticosa(L.)A.Chev.)、朱蕉(Cordyline terminalis Kunth)；锦葵科(Malvaceae)：菜芙蓉(Hibiscus manihot L.)、黄槿(Hibiscustiliaceus L.)、白背黄花稔(Sida rhombifolia L.)；竹芋科(Marantaceae)：竹叶蕉(Donax canniformis(Forst.)K.Sch.)；野牡丹科(Melastomataceae)：金锦香(Osbeckia chinensisL.)；桑科：Artocarpus cumingiana Trec.；芭蕉科(Musaceae)：比海蝎尾蕉(Heliconia bihai L.)、印度蝎尾蕉(Heliconia indicaLamk.)、小果野蕉(Musa accuminata(simons))、Musabecarrii(simons)、Musa erecta(simons)、大蕉(Musa paradisicaL.)、Musa peekellii Laut.、Musa schizocarpa(simons)、Musatruncata var.horizontalis Holtlum.、Ensete calosperma F.U.M.；桃金娘科：Syzigium bevicymum(Diels)Merr.& Perry、Syzigiummalaccence(L.)Merr.& Perry；紫茉莉科(Nyctaginaceae)：Pisonia longirostris Teys.& Binn.；兰科(Orchidaceae)：Dendrobium bifalce Lindl.、Dendrobium peekelii schltr.；胡椒科：Piper mestorii F.M.Bail.、Piper peekelii C.DC.；海桐花科(Pittosporaceae)：Pitosporum ferrugineum Ait.；罗汉松科(Podocarpaceae)：鸡毛松(Dacrycarpus imbricatus Bl.)；山龙眼科(Proteaceae)：贝克斯属的种类(Banksia sp.)；蕨类植物门：Bolbitis quogana(Gaud.)Ching；鼠李科(Rhamnaceae)：Alphitonia macrocarpa Mansf.、Alphitoria molaccana Reiss.exEndl.；红树科(Rhizophoraceae)：木榄(Brugiera gymnorrhiza(L.)Lamk)、红树(Rhizophora apiculata Bl.)；蔷薇科(Rosaceae)：Cyolendophora laurina(A.Gr.)Kosterm.、空心泡(Rubusrosaefolius Sm.)；茜草科：Uncaria bernaysii F.Muell.；无患子科(Sapindaceae)：番龙眼(Pometia pinnarta J.R.& G.Forst.)；玄参科：母草(Lindernia crustaceae(L.)F.Muell.)；茄科(Solanaceae)：洋金花(Datura metal L.)、山烟草(Solanumerianthum D.Don.)、水茄(Solanum torvum Sw.)；梧桐科(Sterculiaceae)：银叶树(Heritiera littoralis Dryand ex W.Ait.)、鹧鸪麻(Kleinhohia hospita L.)、长梗黄花稔(Melochiaodorata L.f.)；荨麻科(Urticaceae)：Dendrocnide warburgii(Winkl.)Chew、Leukosyke capitellata Poir.、Pipturus argenteus(Forst.)Wedd.；马鞭草科(Verbenaceae)：伞序臭黄荆(Premnaserratifolia L.)；黄脂木科：Xanthorrhoea resinosa Pers。高等：＞66％覆盖载玻片；中等：＞33-＜66％覆盖；和低等：＞1-＜33％覆盖。

本发明在第六个方面中提供了用于测定碳排放信用额度的方法，包含：

a)确定可以用于提高植物化石有机碳产量的一种或多种植物品种；

b)在适合于选定位置的环境条件下建立针对一种或多种植物品种的植物化石有机碳隔离数据；

c)将植物品种中的至少一种在所述位置上栽培；和

d)基于植物化石有机碳隔离数据和栽培措施测定碳排放信用额度。

该方面还包括对可以用于提高植物化石有机碳产量的植物品种进行育种。在本说明书的上下文中，植物的育种包括常规的植物育种技术、遗传操作技术、组织培养技术和实际上任意其它可培育植物新变种的技术。

本发明在第七个方面中提供了请求保护碳排放信用额度的方法，包括：

a)测定由在一定位置或区域上生长的植物生物量产生的植物化石有机碳的量；

b)测定因在该位置或区域上栽培已经提高了植物化石有机碳的产量的一种或多种植物而产生的植物化石有机碳的量；

c)在该位置或区域上栽培植物化石有机碳已经提高的一种或多种植物；和

d)基于步骤(b)与步骤(a)中测定的量之间的差异请求保护碳排放信用额度。

步骤(a)适当测定了由在指定时间期限内在所选择的位置或区域上生长的植被生物量产生的植物化石碳的量。例如，在澳大利亚的拜伦海湾地区周围低矮的沼泽地中，本发明者确定了以0.9gCm²/年的率生长的自然植被隔离碳。步骤(b)适当测定了因在类似时间期限内在所选择的位置或区域上栽培已经提高了植物化石有机碳的产量的一种或多种植物而产生的植物化石有机碳的量。可以要求碳排放信用额度，其中步骤(b)中测定的量大于步骤(a)中测定的量。

本发明在第八个方面中提供了使用公式(1)请求碳排放信用额度的方法：

A＝B₁-B₂ (1)

其中：

A＝请求为因在指定位置或区域中栽培特定植物型产生的碳排放信用额度的碳的量；

B₁＝在指定时间期限内在该选择的位置或区域上栽培所述的植物型产生的植物化石中隔离的碳的量；且

B₂＝在类似时间期限内在该选择的位置或区域上栽培所述植物型之前在植物化石中隔离的碳的量。

如果B₁超过B₂，那么可以要求碳排放信用额度。

在本发明的该方面中，栽培植物型包括下列步骤中的一个或多个：选择植物型或栽培品种；添加增补品种以便改善植物型的生长率；使该植物型强化生长；使植物型在人工条件(诸如在温室中，使用水栽法，使用水产养殖等)下生长或目的在于影响或增加植物化石碳隔离的量的任意其它实践。

在本发明的该方面中，可以按照下面的公式(2)计算B₁：

B₁＝(PhytOC产量)×(植被生物量产量) (2)

其中：

PhytOC产量＝在指定时间期限过程中作为植物化石有机碳存在的植物型的生物量比例；且

植被生物量产量＝在指定时间期限过程中产生的植被生物量的量。

可以通过本说明书上文中披露的任意方法对指定时间期限和选择的位置或区域直接测定PhytOC产量。或者，可以使用上述针对指定植物型的PhytOC数据估计它。

可以按照公式(3)计算B₂：

B₂＝(预先PhytOC产量)×(预先植被生物量产量) (3)

其中：

预先PhytOC产量＝作为植物化石有机碳存在的预先栽培的植物型的植被生物量的比例；且

预先植被生物量产量＝在类似时间期限内在所选择的位置或区域上栽培所述植物型前产生的植被生物量的量。

B₂为植物化石中隔离的碳的量并且可以通过下列方式测定：(1)由在栽培植物型前存在的植物化石中隔离的碳的量(通过测定或估计)；或(2)使用对植物PhytOC估计的总体平均值(如由本发明者确定的约0.9gCm²/年)。

本发明在第九个方面中提供了用于隔离碳的方法，包括下列步骤：

a)处理植被生物量以便产生含有植物化石的物质；

b)通过使用步骤(a)中产生的物质将植物化石隔离为掩埋物、路基或生产过程中的成分；

c)测定所述物质中植物化石的碳含量；和

d)基于测定的碳含量请求碳排放信用额度。

步骤(a)可以包含单纯采集生长的植物，或它还可以包含进一步处理采集的植物。例如，进一步处理可以包括低温燃烧以便产生含有植物化石的灰。或者，可以包含酸消化或微波消化以便从植被生物量中提取植物化石。

步骤(b)可以包括将含有植物化石的物质放入掩埋物并且任选用土壤或其它在掩埋物中处理的废物覆盖所述物质。或者，可以将所述的物质作为路基材料使用。这在封闭植物化石方面是有效的，因为路基材料在建造道路过程中被沥青、柏油或混凝土所覆盖。作为另一种选择，可以将含有植物化石的材料物质用作生产过程中的成分。合适的生产方法的某些实例包括水泥生产；混凝土生产；建筑材料诸如粘土砖、混凝土砖、护墙板材料或其它建筑材料的生产。

涉及请求碳排放信用额度的政府规程或国际条约可能需要在指定的起始期确定一定位置或区域的碳隔离(例如UNFCCC目前指定1990年为起始期)，从而确定在后期时的碳隔离，其中在碳隔离方面的任何差异均导致对碳排放信用额度的请求。因此，在本发明不同方面中测定碳排放信用额度的步骤可以包括下列步骤：测定在指定的起始期时于所述位置或区域上由PhytOC产生的碳隔离的量，并且从在后期测定的在所述位置或区域上由PhytOC产生的碳隔离的量中将其扣除。

还将认识到除PhytOC隔离外，其它因素也包括在碳排放信用额度的计算中，例如由于在所述位置或区域上额外的植被生物量而从大气中取得的碳。因此，因PhytOC隔离请求的碳排放信用额度可以形成，并且是总体碳排放信用额度请求的组成部分。

可以根据需要对碳排放信用额度进行交易。因此，本发明还包括用于交易按照本发明不同方面计算的碳排放信用额度的交易系统和方法。

本发明涉及测定碳排放信用额度的方法基于对如下概念的认识，即可以验证植物化石中的碳隔离，对其定量并且应用于基于农业的业务，由此可以使对农用业务的经营者而言有用的经济利益得到实际化。在某些方面中，这一概念包括以验证的方式确立土壤或植物材料中的植物化石，由此可以形成在碳排放信用额度请求方面的经济利益。

本发明某些方面的优选实施方案为这类实施方案，其中改进经验证的数据以便确立最佳或接近最佳的农业操作，从而基于历史数据或通过分析预测碳隔离。

在本发明某些方面的优选实施方案中，该方法包括，基于涉及植物型和该植物型生长或将生长的位置的碳隔离的数据对碳排放信用额度的请求。验证碳排放信用额度的请求可以考虑到具体的生长条件，并且如果可能和相关，那么包括例如通过为优化植物结构中植物化石碳发展而改变湿度水平、pH和/或肥料方案来改变生长条件。

在某些方面中，本发明的方法可以包括涉及生长周期的进一步验证性测定，以便确立产生的生物量和植物化石碳隔离，从而进一步论证和验证所述的主张。

公认天然环境，诸如森林，并且特别是雨林会隔离碳，其中的某些为植物化石形式并且由此固定了隔离的形式。然而，本发明者指出为食品生产而使其它种类，特别是草场作物种类，包括小麦以最广泛的方式生长，并且指出了这些种类在产生植物化石有机碳中的明显效率。本发明者指出了生物来源的二氧化硅植物化石在碳排放信用额度中的作用及其在碳隔离和碳排放信用额度主张中的可靠性已经被忽略。基于这一认识，本发明者提出了对为经济利益而确立并且优选优化碳隔离的农用业务手段的优化。

本发明者的研究证实特定类型的习生地和植物种类在不同条件下产生了不同量的植物化石。目前已经在来自巴布亚新几内亚岛(PapuaNew Guinea)的潮湿热带、托雷斯海峡岛、北新南威尔士(northern NewSouth Wales)海岸及其内地的条件下对沿岸平原、海滩地区、雨林、泥炭地、沼泽地和森林习生地获得了数据。发现显示在包含213个种类的最初81个植物科中测试的约59个科和约100个种类的结果具有特征性的植物化石类型，它们在形态学方面彼此不会重叠。

此外，本发明者已经建立了上述习生地并且植物种类在它们产生的植物化石内保持了可变量的碳(PhytOC)(表1&2)。因此，从这些数据中可以看出，可以对特定类型的陆地计算出植物化石产生的有利条件和由此的碳隔离。

一旦从周围植物材料中分离了植物化石并且将其在自然界燃烧，它就可以耐腐化并且可以将隔离的碳保持超过8,000年的期限。因此，本发明者已经通过田地和实验室实验证实碳可以在天然环境中被隔离为PhytOC。如果这类环境在最优化条件下由人诱导，那么可以预测植物化石产量且特别是PhytOC并且最终进行开发利用。这遵从传统的耕作实践，其中从天然环境中可以观察到最佳条件并且操作它以便提高对指定作物的开发利用。

表1.具有相同年降雨量、不同的土壤pH水平、在这些习生地内不同的优势植物种类和计算的在来自各习生地的0.25克土壤中提取的植物化石含量中隔离的碳的不同习生地的概括。

习生地	年降雨量	土壤pH	优势植物科	％PhytOC
习生地	年降雨量	土壤pH	优势植物科	％PhytOC	开放的沿岸草场开放的草场分布的草本沼泽地草本沼泽地泥炭地	4,000mm4,000mm4,000mm4,000mm4,000mm	4.876.436.966.693.68	禾本科禾本科苋科莎草科帚灯草科	0.51050.44240.19000.28735.0535

表2.来自使用微波消化从植物材料中提取的稻米(Oryzasativa)和刺属(spinifex)草Triodia reptins并且通过LECO总碳分析所分析的植物化石碳含量的实例。

种类	％PhytOC
种类	％PhytOC	稻	0.9
Triodia reptins	1.0	稻	0.9

本领域技术人员可以理解可以对本发明进行没有具体描述的变型和修改。应理解本发明包括所有这类属于其实质和范围内的变型和修改。

Claims

1.测定一定位置或区域上植物型的植物化石有机碳产量的方法，包括：

a)取在该位置或区域中生长的植物型的样品；

b)对样品中的植物化石有机碳进行定量；

c)对该位置或区域上生长的植物型的总生物量进行定量；和

2.如权利要求1所述的方法，其中该方法包含：获取在一定区域或位置中生长的多种植物型的样品；对每种植物型样品中的植物化石有机碳进行定量；对在该位置或区域处生长的每种植物型的总生物量进行定量；并且对该位置或区域上的植物型的总生物量测定植物化石有机碳的总量。

3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中通过如下技术测定植物型的总生物量，所述的技术选自直接采样、使用采集数据和已知收获指数的间接测定、遥感技术和使用生物量累积曲线。

4.测定碳排放信用额度的方法，包括下列步骤：

a)获取在一定位置或区域中生长的植物型的样品；

b)对样品中的植物化石有机碳进行定量；

c)对该位置或区域上的植物型的总生物量进行定量；

5.如权利要求4所述的方法，其中该方法包括：获取在一定区域或位置中生长的多种植物型的样品；对每种植物型样品中的植物化石有机碳进行定量；对在该位置或区域上生长的植物型的总生物量进行定量；对该位置或区域上的每种植物型的总生物量测定植物化石有机碳的总量并且基于植物化石有机碳的总量请求碳排放信用额度。

6.如权利要求4或权利要求5所述的方法，其中对所述的位置或区域进行栽培或实施农艺，其中使植物型的作物以定期间隔周期性生长并且存在于所述作物中的总植物化石有机碳代表了每一收获周期的与大气永久隔离的碳的累积总量，并且对每一耕作周期请求相当于作物的植物化石有机碳总量减去如果未栽培作物而已经隔离的植物化石有机碳总量的碳排放信用额度。

7.如权利要求4或权利要求5所述的方法，其中对所述的位置或区域不进行定期耕作并且将因一定时间期限内植物生长导致由该位置或区域上生物量增加而产生的植物化石有机碳总量的增加请求为碳排放信用额度。

8.提供与碳隔离相关的数据的方法，包括：

a)取在植物型已经生长或正在生长的选定位置上的土壤样品；

b)从样品中分离植物化石；

9.如权利要求8所述的方法，进一步包含由步骤(d)的计划计算碳排放信用额度的请求。

10.用于测定在一定时间期限内的一定位置上累积的植物化石有机碳的方法，包括下列步骤：

a)从所述位置的土地上采集物质样品；

b)测定该物质的植物化石有机碳含量；

c)使用上述步骤(b)中测定的数据测定该位置的物质中的总植物化石有机碳含量；

d)在预定时间期限过去后，从所述位置的地面上采集另一种物质样品；

e)测定样品中该物质的植物化石有机碳含量；

g)通过从步骤(f)测定的量中扣除步骤(c)中测定的量而确定在预定时间间隔内在该位置上累积的植物化石有机碳的量。

11.如权利要求10所述的方法，其中从地面采集的物质优选包括落叶、腐殖土和至少土壤的上层。

12.用于隔离碳的方法，包括下列步骤：确定已经提高了植物化石有机碳产量的一种或多种植物型并且在一定位置或区域上栽培一种或多种植物型，以便增加在该位置或区域上植物化石有机碳的产量。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括下列步骤：用已经提高了植物化石有机碳产量的一种或多种植物型取代在所述位置或区域上现存生长的生物量。

14.用于测定碳排放信用额度的方法，包括：

c)将植物品种中的至少一种在所述位置上栽培；和

15.如权利要求14所述的方法，进一步包含培育提高植物化石有机碳产量的植物品种。

16.请求碳排放信用额度的方法，包括下列步骤：

a)测定由在一定位置或区域上生长的植被生物量产生的植物化石有机碳的量；

d)基于步骤(b)与步骤(a)中测定的量之间的差异的请求碳排放信用额度。

17.使用公式(1)请求碳排放信用额度的方法，包含：

A＝B₁-B₂ (1)

其中：

A＝因在指定位置或区域中栽培特定植物型产生的请求为碳排放信用额度的碳的量；

B₁＝在指定时间期限内在该选择的位置或区域上由所述的植物型产生的植物化石中隔离的碳的量；且

B₂＝在类似时间期限内由在该选择的位置或区域上载培所述植物型之前的植物化石中隔离的碳的量。

18.如权利要求17所述的方法，其中栽培植物型包括下列步骤中的一个或多个：选择植物型或栽培品种；添加增补品种以便改善植物型的生长率；使该植物型强化生长；使植物型在人工条件下生长。

19.如权利要求17或权利要求18所述的方法，其中按照下面的公式(2)计算B₁：

B₁＝(PhytOC产量)×(植被生物量产量) (2)

其中：

PhytOC产量＝在指定时间期限中作为植物化石有机碳存在的植物型的生物量比例；且

植被生物量产量＝在指定时间期限中产生的植被生物量的量。

20.如权利要求17或权利要求18所述的方法，其中按照公式(3)计算B₂：

B₂＝(预先PhytOC产量)×(预先植被生物量产量) (3)

其中：

预先PhytOC产量＝作为植物化石有机碳存在的预先栽培植物型的植被生物量的比例；且

预先植被生物量产量＝在类似时间期限内在所述选择的位置或区域上栽培所述植物型前产生的植被生物量的量。

21.用于隔离碳的方法，包括下列步骤：

a)处理植被生物量以便产生含有植物化石的物质；

c)测定所述物质中植物化石的碳含量；和

d)基于测定的碳含量请求碳排放信用额度。

22.如权利要求21所述的方法，其中步骤(a)包含采集生长的植物。

23.如权利要求21所述的方法，其中步骤(a)进一步包含处理采集的植物以便产生含有植物化石的物质，其具有高于所采集植物的植物化石浓度。

24.如权利要求23所述的方法，其中进一步处理包括低温燃烧以便产生含有植物化石的灰或酸消化或微波消化以便从植被生物量中提取植物化石。

25.如权利要求21所述的方法，其中步骤(b)包括将含有植物化石的物质放入掩埋物并且任选用土壤或其它在掩埋物中处理的废物覆盖所述物质；或使用该物质作为路基材料中的成分；或使用含有植物化石的材料的物质作为生产过程中的成分。

26.如权利要求1-3或10-11中任意一项所述的方法，进一步包括根据测定的植物化石有机碳量计算碳排放信用额度。

27.如权利要求4-9，14-25或26中任意一项所述的方法，进一步包括如下列步骤：在指定的起始期及所述位置或区域上测定由PhytOC产生的碳隔离的量，并且从在后期时在所述位置或区域上测定的由PhytOC产生的碳隔离的量中将其扣除。

28.如权利要求4-9，14-25，26或27中任意一项所述的方法，其中因PhytOC隔离请求的碳排放信用额度形成，并且是总体碳排放信用额度请求的组成部分。

29.用于交易碳排放信用额度的交易方法，包括根据权利要求4-9，14-28中任意一项计算碳排放信用额度并且交易所述的碳排放信用额度。