如何在农业中实施土壤碳封存

导读：在全球范围内，农业部门占人为温室气体排放量的 14%，如果考虑到化肥生产、森林砍伐等产生的碳排放，这一比例迅速上升到 30%。农业可以是碳汇也可以是碳源。土壤固碳是实现碳中和土壤健康的双赢解决方案。

作者：不明

译者：陈能场（中国土壤学会科普工作委员会主任）

出处：https:///sustainability/how-soil-carbon-sequestration-applies-to-agriculture/

稳定地球大气中温室气体的需要是本世纪面临的巨大环境挑战。大约三分之二的大气 CO₂ 总增量是燃烧化石燃料的结果，其余来自土地利用变化导致的土壤流失，例如为粮食生产而砍伐森林 [1]。土壤流失导致土壤有机碳消耗，从而将二氧化碳释放到大气中。在全球范围内，这造成了土壤碳亏缺。然而，现在这为通过各种土地管理方法（称为土壤碳封存）恢复和捕获更多土壤中的碳提供了机会。

本文件将总结如何利用土壤固碳来减少大气中的温室气体排放，以及如何将其应用于农业。

农业如何成为气候变化解决方案的一部分？

在全球范围内，农业部门占人为温室气体排放量的 14%，如果考虑到化肥生产、森林砍伐等产生的碳排放，这一比例迅速上升到 30% [1,2]。

在英国，农场的排放量目前占英国温室气体排放量 (GHG) 的 10%。但与经济的其他部分形成鲜明对比的是，只有十分之一的农业温室气体排放是二氧化碳（CO₂）。超过一半的农业温室气体排放是甲烷 (CH₄)，近 40% 是一氧化二氮 (N₂O) [3]。减少甲烷和一氧化二氮的排放比减少二氧化碳排放更困难，因为甲烷和一氧化二氮都是由自然和复杂的土壤和微生物过程产生的。然而，通过提高在土壤和植物中捕获碳的能力，农民可以通过从大气中去除 CO₂ 来平衡食品生产中的 CH₄ 和 N₂O 排放，从而产生“负排放”[3]。使用土壤和植物进行碳捕获通常称为土壤碳封存。

什么是土壤固碳？

土壤碳封存是从大气中去除二氧化碳并储存在土壤中的过程。植物通过称为光合作用的过程在很大程度上促进了这一过程。在光合作用过程中，植物从大气中吸收二氧化碳并利用它来制造对植物生长至关重要的有机化合物。一旦植物死亡或落叶，细菌、真菌和蚯蚓等土壤生物就会分解分解的植物材料，将其转化为有机质或“土壤有机碳”[4]。土壤有机碳储存在土壤碳库中，防止其重新进入大气。

除了从大气中去除碳外，土壤有机碳还可以改善土壤健康，因为它可以促进水分保持并含有对植物生长至关重要的氮和磷。因此，土壤碳含量的提高等于农业生产力的提高和大气中二氧化碳的降低——这是双赢！

农民如何提高土壤固碳能力？

农业已经通过农田、树篱和半自然栖息地捕获了大量的碳，这些栖息地通常包含能够更有效地捕获二氧化碳的大型植物，例如树木。通过改善土地管理和改变土地用途以捕获更多碳，可以进一步实现土壤碳固存。

下面是一些简单的例子：

• 选择具有更大根系的植物/作物物种，这些植物/作物可以将碳沉积在更深层的土壤中，从而避免耕作和侵蚀。

• 调整作物轮作。从一年生作物转为多年生作物可通过根系生长增加碳固存并减少土壤干扰。

• 在休耕期间使用覆盖作物以提供全年的碳封存并防止水土流失。

• 减少耕作。通过减少耕作，可以减少土壤与空气的接触，防止土壤有机碳分解，从而将二氧化碳释放回大气中。这可以通过精准播种等新技术来实现。

• 牲畜轮换。轮作牲畜可防止过度放牧和因植物覆盖丧失而导致的土壤侵蚀。

• 增加树篱和林地的丰度。

土壤碳可以储存多长时间？

根据保存土壤的性质，有机碳有可能在生态系统中持续数十年至数百年。然而，为了保存土壤有机质，需要维持长期的土壤固存方法，因为它很容易通过土壤侵蚀和水浸流失[1]。

实例探究

1. 奥尔森家庭农场——澳大利亚

2015年，Olsen's 成为澳大利亚首批获得碳额度的农民，每公顷农田额外储存 11.3 吨碳。奥尔森家族为新的土地管理实践做出了贡献，例如使用覆盖作物、压种种植和减少耕作。此外，新采用的技术还有助于农场变得更加抗旱（因为土壤有机碳可以促进保水）并提高作物生产力 [5]。

2. 克劳利农场——英国

克劳利先生是一位来自英国的家禽养殖者。他在 100 英亩的土地上种植了 65,000 棵树。树木是较大的植物，在其生命周期内能够捕获大量碳。除了减少农场的碳足迹外，这些树木还对他的鸡的福利有很大好处。树木的避难所鼓励鸡漫游，也改善了它们的羽毛覆盖，这有助于在冬季和夏季隔离鸟类 [3]。

3. 克奈普农场——英国

克奈普农场是西萨塞克斯郡一个占地 3,500 英亩的庄园。这片土地曾经是集约化耕作，但自 2001 年以来，它已转变为一个开创性的野化项目，为世界上一些最紧迫的问题提供解决方案，包括土壤恢复和碳封存。庄园的碳封存是通过创造栖息地来实现的，本地树木和植物物种开垦土地并将碳返还到土壤中。野化的另一个好处是在庄园中出现了极为稀有的物种，如斑鸠、夜莺、游隼和紫帝蝶[6]。

克奈普农场并不是农民如何改善土壤固存的传统例子，但它为失败或废弃的农田提供了一种有效的替代方案。在没有商业农产品的情况下，克奈普农场现在提供一系列来自该庄园野生漫游动物的有机肉（例如 Tamworth 猪香肠），喜欢冒险的度假者可以预订狩猎、带导游的徒步旅行，甚至可以在庄园露营几晚 [6]。

参考文献

1. Lal, R. (2001). World cropland soils as a source or sink for atmospheric carbon: Advances in Agronomy, v. 71, p. 145-191

2. Foucherot, C and Bellassen, V. (2011). Carbon offset projects in the agricultural sector: Climate Report: Research on the economics of climate change

3. NFU mutual: Achieving NET ZERO, Farming’s 2040 goal

4. Zhang, W., Hendrix, P.F., et al. (2013). Earthworms facilitate carbon sequestration through unequal amplification of carbon stabilization compared with mineralization: Nature Communications, v. 4, no. 2576.

5.https://www./story/5981001/money-in-dirt-the-future-of-carbon-farming/ Olsen farm

6. https:///knepp farm