关于土壤中的碳，我们知道些什么?

关于土壤中碳的事实和虚构

我们很多人都听说过土壤储存碳的潜力。但土壤真的能吸收大量的碳，从而有助于减缓气候变化吗?碳能在土壤中锁住多久?农林复合和它有什么关系?本文探讨了土壤储存碳的潜力，有助于应对气候变化，以及再生农林业的作用。

如果能阻止气候变化，同时提高农业产量，那该有多好啊。一些人认为这不是一个梦想，而是一个切实可行的现实。怎么做?通过在土壤中储存碳。

国际倡议"千分之四，在COP21旨在证明农业土壤可以发挥至关重要的作用处于气候变化和粮食安全的十字路口。该倡议基于这样一种理念:在前30-40厘米的土壤中，土壤有机碳(SOC)储量以每年0.4%的速度增长(或每年4‰，因此该倡议的名称)，将显著降低CO₂大气中的浓度。

因此，该倡议希望表明，即使是土壤碳储量的小幅增加，也可以有助于实现将温度上升限制在2°C阈值的长期目标。

然而，该倡议也有收到批评．这包括如下论点:土壤中的碳封存可能是暂时的，但不是确定的解决方案;一些土壤缺乏有效的氮和磷，这限制了碳封存的潜力;有必要对温室气体(GHG)进行更全面的核算，也要考虑到甲烷(CH)的排放₄)和一氧化二氮(N₂O)来自土壤。此外，个案研究(1，2)指出，SOC每年增加4‰的目标并不总是现实可行的。

总而言之，该倡议受到了批评，因为它对土壤的看法过于简单化，而且维持了一个不切实际的目标。事实上，土壤是一个复杂的系统，土壤固碳的潜力受到生物物理、社会经济和政治障碍的限制，因此需要针对特定区域的土壤碳储存方法。而且，尽管每年4‰的目标可能不是在所有地方都能实现，但它所传达的简单性确实鼓励了许多人的广泛参与和采用。

很明显，土壤中的碳固存是相当复杂的。我们对土壤中的碳固存有什么看法?

排放到哪里去了?

燃烧化石燃料等人类活动农业导致排放大量的温室气体，如二氧化碳(CO₂)以及甲烷(CH₄)和一氧化二氮(N₂除了CO之外，这些气体绝对应该被考虑₂因为，在100年的时间里，一个单位的CH₄和N₂是啊21及310在全球变暖方面，两倍都更有力。

人类活动释放的温室气体首先在大气中扩散，但并不是所有的温室气体都会留在大气中。它们分布在地球上的多个地方，比如CO₂．

一个重要的CO汇₂是海洋．从工业革命开始到上世纪90年代中期，海洋吸收了全球约30%的人为排放的二氧化碳₂排放。尽管有缓冲作用，这种吸收也导致了海洋酸化，对珊瑚等海洋生物有害。另一个二氧化碳进口汇₂是植物．2007年至2016年间，植物吸收了全球30%的人为排放的CO₂通过光合作用的排放。

当这些植物死亡并分解时，土壤中的生物，如细菌、真菌或蚯蚓，变换植物残余物变成富含碳的有机物。因此，世界上的土壤含有更多的碳比植被和大气的总和还要多。在分解缓慢的地方，如湿地、泥炭地和永久冻土，大量的稳定碳会积聚起来。这些土壤在一起组成了大量库存全球碳排放。

粮农组织的全球土壤有机碳图谱(版本1.0)显示了世界土壤碳的储存位置，以及气候、土壤类型和土地覆盖情况。

CO的捕获和长期储存₂这就是所谓的大气碳封存．例如，森林有能力通过将碳从短期不稳定的池(如树叶和鹰嘴豆泥)转移到长期稳定的池(如直立的生物量或土壤中难以进一步分解的有机物)来隔离碳。

即使像森林这样的生态系统可以在某一年成为碳汇，在另一年成为碳源，它也只能真正地扣押如果碳在很长一段时间内保持吸收。根据包括土地管理在内的一系列因素，碳可以在土壤中停留几十年、几个世纪，甚至几千年——如果管理得当，土壤就能保持碳的稳定有潜力封存大量的碳，为减缓和适应气候变化作出贡献。

碳农业和气候:土壤能贡献多少?

将碳带回土壤显然是成功地将其从大气中去除的策略之一。的政府间气候变化专门委员会估计(高可信度)农田和草地的土壤固碳可以储存0.4到86亿吨CO₂到2050年，相当于每年。在2016年，全球农业排放的CO为53亿吨₂等价物。

根据这些数据，增加土壤有机质含量是缓解气候变化潜力非常大的选项之一。请注意政府间气候变化专门委员会报告中提到的估计潜力是技术的潜力:这意味着社会、经济或其他实施障碍没有被考虑在内。

增加农业用地土壤有机碳并不是土壤有助于减缓气候变化的唯一方式，它也是最有效的方式管理与土壤有关的农业资源这是有帮助的。

例如，在种植制度中，具有巨大减缓气候变化潜力的选择不仅包括土壤碳封存，还包括减少氮₂化肥中O的排放，CH的减少₄水稻排放和弥补产量差距(实际产量与理论上可达到的产量之间的差距)。在畜牧系统中，可选择的方法包括更好地管理牧场，增加净初级产量和土壤碳储量，以及改善粪便管理。

总而言之，我们所需要的是增加土壤碳和减少温室气体排放₂, CH₄N₂O)来自土壤。因此，不仅要提高土壤有机质含量，还要更好地管理作物残余物，这些都是缓解气候变化的极具潜力的选择。

综合考虑改善作物和牲畜活动以及实施农林业的潜力，政府间气候变化专门委员会(IPCC)估计(中等置信度)技术上的减排潜力在23亿吨至96亿吨之间₂到2050年，相当于每年。

从这个角度来看:2007年至2016年，农业(作物和牲畜生产)直接导致的全球平均二氧化碳排放量为62亿吨₂相当于每年。再加上农业间接造成的排放(森林砍伐和泥炭地退化)，这个数字是111亿吨二氧化碳₂相当于每年。

显然，如果我们停止砍伐森林和泥炭地退化，并改变我们的耕作方式(改善作物和牲畜管理，实施农林业)，我们将开始在全球范围内朝着气候中性农业——甚至可能是气候积极农业(!)——的方向取得重大进展。

汇或源:如何种地至关重要

很明显如何种地对于土壤作为温室气体汇或源的潜力至关重要(正如我们的文章中所讨论的在农林业是一个有前途的气候变化解决方案）.

政府间气候变化专门委员会(IPCC)估计(具有中等可信度)，耕地土壤在耕作前已经失去了20-60%的有机碳含量，而传统农业的土壤仍然是温室气体的一大来源。

好消息是:我们可以扭转这种局面。通过不同的农业管理，我们可以确保土壤是碳汇而不是碳源。

IPCC列出的减少土壤温室气体排放(或甚至将土壤从温室气体源转变为温室气体汇)的替代农业管理方案包括免耕、多年生作物、侵蚀控制、农林业、控制放牧和牧场管理。

总之，政府间气候变化专门委员会(IPCC)估计(有中等可信度)，更好地管理土壤可以抵消目前全球人为温室气体排放的5%到20%:通过更好地耕作来更好地管理土壤可以帮助我们应对气候变化。

关键考虑因素:防止非永久性，考虑饱和度

在估算土壤减缓气候变化的潜力时，要考虑的一个重要问题是non-permanency．非永久性指的是先前封存的碳的释放，它抵消了前几年封存的部分或全部好处。

各种类型的碳汇，包括土壤和树木，都有未来逆转的内在风险。干旱或火灾等自然事件在某些情况下可能导致农业系统储存碳的能力发生深刻变化。

另一个需要考虑的重要问题是饱和．饱和意味着土壤或植被中的碳封存不能无限期地持续下去。当树木成熟或土壤碳储量饱和时，土壤和植被中储存的碳达到新的平衡，年碳去除量(有时被称为碳汇强度)下降，直到变为零。

然而，另一种观点是饱和不会发生，从原始森林(比如这个例如)，表明即使净生物生物量的增量接近于零(换句话说，即使树木完全成熟)，这些生态系统也可以继续在土壤中吸收碳。

我们能从这些考虑中学到什么?首先，我们了解到，我们必须通过维持可以创建的更好的农业系统来防止碳储存的可逆性。其次，我们了解到，更好的农业系统可能会储存多少碳，但有些系统——原始森林——即使生物生物量停止净增长，也可以继续储存碳。

气候之外:土壤和粮食安全

牢记千分之四倡议的目标，增加土壤碳储量不仅有助于减缓气候变化，还大大有助于加强粮食安全。

土壤有机质(SOM)，其中土壤有机碳SOC是植物的主要成分，对植物的生产力有几个直接的好处。它提高了土壤保持水分的能力，增加了植物养分，提高了植物吸收这些养分的能力，改善了土壤的结构和通气性。此外，它还能增强土壤的抗侵蚀能力，激发活跃、健康和生物多样性的土壤生命，维持土壤的整体功能。

因此，增加土壤中的碳含量可以提高生产力，减少对外部投入的需求，并提高农业的稳定性和恢复力。

农民可以选择许多行动维护、改良和重建土壤，特别是长期耕耘的土壤。关键是最大限度地保留和循环有机质和植物养分，并最大限度地减少由淋滤、径流和侵蚀引起的这些土壤成分的损失。

实践提高SOM的方法包括堆肥、覆盖作物/绿肥作物、作物轮作、多年生饲料作物、免耕或少耕以及农林复合——当然，在这些领域，针对不同的土壤和气候条件需要不同的方法。

碳农业:健康土壤，更美好世界

碳农业介绍如何更好地管理农业土壤，以帮助农民减轻和适应气候变化。要扩大碳农业的规模，首先农民、消费者、行业和政府应该充分理解健康土壤的好处。其次，这些参与者需要有效合作，食物链中的所有参与者都因改善土壤管理而获得奖励。

例如，北海地区(NSR)碳农业项目已经确定了四种商业模式类型，在这些模式中，碳农业可以成为农民和其他参与者的一种有益的努力。例如，农业食品链内的公司可以与农民合作，在产品包装上宣传他们使用碳农业，而农业食品链外的公司可以购买碳农业证书来补偿他们自己的排放。

健康的土壤对我们的气候和粮食安全至关重要。碳农业有助于缓解和适应气候变化，促进和稳定粮食生产。再生农业等做法发挥了关键作用。

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