導(dǎo) 語

今年以來，全球多地出現(xiàn)的高溫?zé)崂藢?duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅。歐盟旱情觀測(cè)站圖顯示，由于極度高溫和大面積干旱，歐盟的47%的土地處于紅色預(yù)警狀態(tài)。而我國西北、西南、華北及華南都發(fā)生了大范圍持續(xù)性高溫干旱天氣，8月21日水利部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，四川、重慶、湖北、湖南、安徽、江西等9個(gè)?。ㄊ校└厥芎得娣e已經(jīng)達(dá)到3299萬畝，246萬人、35萬頭大牲畜因旱供水受到影響。面對(duì)這樣的極端氣候，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式是否急需做出調(diào)整呢？帶著這樣的關(guān)切，人民食物主權(quán)網(wǎng)絡(luò)和心?田計(jì)劃于2022年9月2日聯(lián)合主辦了《全球氣候變化與農(nóng)業(yè)應(yīng)變之道》的專題研討會(huì)。

前兩天，本號(hào)推送了來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院王小芬老師在研討會(huì)上的分享——《王小芬 | 如何利用廢物調(diào)控農(nóng)田健康，實(shí)現(xiàn)有機(jī)、保產(chǎn)又保碳》。今天我們推送的是中國土壤學(xué)會(huì)科普工作委員會(huì)的陳能場老師的分享內(nèi)容。

陳能場老師首先介紹了溫室效應(yīng)、土壤碳庫、土壤健康等基本概念，以及氣候變化對(duì)土壤健康的負(fù)面影響。在此背景下，陳能場老師指出：土壤固碳是雙贏技術(shù)，可以保持土壤健康并緩解氣候變化。

作者 | 陳能場，日本鹿兒島大學(xué)農(nóng)學(xué)博士，中國科協(xié)環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域首席科學(xué)傳播專家，中國土壤學(xué)會(huì)科普工作委員會(huì)主任。主要研究方向包括：土壤重金屬污染控制與修復(fù)，土壤污染-糧食安全-人體關(guān)系鏈條解析。

文字整理&編輯?|?驚雷

排版 | 侯米

大家好，我今天分享的主題是《土壤健康有助于應(yīng)對(duì)氣候變化》。我將從以下五個(gè)方面進(jìn)行介紹：

溫室效應(yīng)、氣候變化及其影響；

土壤碳庫與土壤健康；

氣候變化對(duì)土壤健康的影響；

土壤固碳是雙贏技術(shù)：土壤健康+緩解氣候變化；

土壤固碳潛力和固碳方法。

1.?溫室效應(yīng)、氣候變化及其影響

首先，我來介紹下背景。溫室效應(yīng)這個(gè)概念大家應(yīng)該都比較熟悉。打個(gè)比方，以前我們的地球像蓋著一條薄毛毯，現(xiàn)在因?yàn)闇厥覛怏w則像是蓋上了一條厚棉被。溫室氣體（二氧化碳，甲烷，一氧化二氮）有三分之二來自化石燃料的燃燒，大致有四分之一是由土地變化造成的。

氣候變化是指溫度和天氣模式的長期變化。這些變化可能由自然原因造成，如太陽周期的變化。但我想強(qiáng)調(diào)的是，自19世紀(jì)以來，人類活動(dòng)一直是氣候變化的主要原因，特別是煤炭、石油和天然氣等化石燃料的燃燒。

大家都知道，氣候變化將帶來嚴(yán)重后果。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)發(fā)布的《氣候變化2022》報(bào)告指出：“氣候變化正改變著地球，未來幾十年，世界將不可避免地遭遇災(zāi)難性影響。”科學(xué)界認(rèn)為，全球氣溫相比于工業(yè)化前上升1.5度以上，我們的自然系統(tǒng)就達(dá)到了一個(gè)臨界點(diǎn)，氣候變化的最壞影響開始出現(xiàn)——嚴(yán)重的干旱、海平面上升、更頻繁和更嚴(yán)重的風(fēng)暴等。在2015年簽訂的《巴黎氣候協(xié)定》中，各國同意將全球氣溫的平均上升幅度限制在與工業(yè)化前溫度相比2攝氏度以內(nèi)，并盡量將平均增幅保持在1.5度以下。

2.?土壤碳庫與土壤健康

接下來，我簡單介紹土壤碳庫和土壤健康的基本概念。

土壤碳庫是地球上僅次于海洋的第二大碳庫。如果以土壤2米深計(jì)算，全球土壤碳庫含碳量是2.5萬億噸左右，這個(gè)量相當(dāng)于全球植被含碳量的4倍和大氣含碳量的3倍。當(dāng)空氣中二氧化碳濃度升高，大家可能認(rèn)為植物會(huì)吸收更多的碳。但事實(shí)上，當(dāng)二氧化碳濃度升高，土壤碳儲(chǔ)存最終會(huì)減少，這是一個(gè)得不償失的過程。

理想的土壤，包括空氣、水、土壤固態(tài)部分、有機(jī)質(zhì)等成分。研究表明，如果希望不限制作物產(chǎn)量，土壤有機(jī)質(zhì)比例需要高于3.4%。

可以說，有機(jī)質(zhì)是土壤健康的核心。有機(jī)質(zhì)有四大組成部分，包括腐殖質(zhì)、活性有機(jī)物質(zhì)、新鮮的有機(jī)質(zhì)、活體生物。有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和儲(chǔ)水、保肥能力、生理活性物質(zhì)都起到了重要作用。

首先，碳在土壤結(jié)構(gòu)中起到重要作用。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤結(jié)構(gòu)的最關(guān)鍵的組成部分，幫助土壤形成結(jié)構(gòu)，使得生命可以在土壤中存活。

其次，碳對(duì)土壤養(yǎng)分和儲(chǔ)水也十分重要。舉個(gè)例子，如果土壤成分中有1%是有機(jī)質(zhì)，土壤的儲(chǔ)水可以達(dá)到37.8立方，如果提高到3%，可以達(dá)到212-318立方，相差5.6-8.4倍。

再次，碳對(duì)保肥能力也是不可或缺的。土壤中的陽離子交換量的50%-100%來自于土壤有機(jī)質(zhì)，而這里的陽離子交換量就代表著土壤的保肥能力。

最后，土壤有機(jī)質(zhì)屬于生理活性物質(zhì)，能夠在不同濃度下加速吸水并增進(jìn)種子發(fā)芽，刺激根和芽的生長。

總得來說，有機(jī)質(zhì)是連接土壤無機(jī)和生物的“橋梁”，有機(jī)質(zhì)是健康土壤最重要的指標(biāo)。

3.?氣候變化對(duì)土壤健康的影響

氣候變化代表著溫度提高，以及暴雨的強(qiáng)度和雨量分布的變化。這些因素最終會(huì)促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)分解，或者造成土壤的水蝕、風(fēng)蝕，所以氣候變化會(huì)對(duì)土壤帶來很不利的影響，造成有機(jī)質(zhì)的損流失、土壤退化、溫室氣體排放增多。

氣候變化對(duì)土壤的影響也跟氣溫有關(guān)。在年平均氣溫為5°C的地區(qū)，每升高1°C最終可能導(dǎo)致土壤有機(jī)碳損失10%以上。在年平均氣溫為30°C的地區(qū)，每升高1°C最終可能導(dǎo)致土壤有機(jī)碳損失3%。如果地球增溫，北極、南極的凍土釋放的碳更多，危險(xiǎn)性更大。

4.?土壤固碳是雙贏技術(shù)：土壤健康+緩解氣候變化

在2015年巴黎氣候變化大會(huì)上，法國政府提出了“千分之四”計(jì)劃。每年全球化石燃料排放的二氧化碳的大概是89億噸，我們土壤的含碳總量是2.4萬億噸（以2米深的土壤計(jì)算），兩者相除就相當(dāng)于千分之四。

也就是說，如果地球上的土壤每年能夠增加千分之四的碳，就能夠平衡化石燃料燃燒排放的碳。這一提議得到了科學(xué)家很好的反饋，因?yàn)?strong>它可以同時(shí)解決三個(gè)問題：

一是通過土壤肥力、防治土壤退化來應(yīng)對(duì)糧食安全問題，

二是讓農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化，

三是緩解氣候變化。

5.?土壤固碳潛力和固碳方法

在理想情況下，全球農(nóng)田可以為“千分之四”目標(biāo)貢獻(xiàn)26-53%減碳量。然而，理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。世界上耕作的土壤已經(jīng)損失了50%-70%的原始碳儲(chǔ)量，其中大部分在暴露于空氣時(shí)被氧化成二氧化碳。在實(shí)踐中，還需要考察各參與國的固碳目標(biāo)怎樣設(shè)定、如何評(píng)估參與國的實(shí)施情況。

盡管如此，有哪些土壤固碳方法呢？第一，生長過程中，植物將光合作用約25%-70%的產(chǎn)物從根系分泌到土壤中。第二，植物凋落物、殘?jiān)仍谕寥栏癄€成為穩(wěn)定的土壤有機(jī)質(zhì)。第三，施用有機(jī)肥，增加土壤有機(jī)碳。

為了增加土壤碳儲(chǔ)量，在種植時(shí)，也可以采取以下策略。

第一、盡量減少土壤裸露并減少耕作，如采取免耕方法。

第二，更多的套種、行間間種，種植更多的草條。

第三，增加田間樹籬，發(fā)展農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)。

第四，優(yōu)化牧場管理，例如讓放牧期更長一些。

第五，恢復(fù)土壤狀況不佳的土地，如世界干旱和半干旱地區(qū)。

這里，我想特別強(qiáng)調(diào)的是，多樣化種植是一個(gè)天然固碳的方法。單一種植時(shí)腐殖質(zhì)形成率只有5%-10%，而多樣化種植可使腐殖質(zhì)形成率達(dá)到40-70%。

最后，我想再次呼吁：將碳放入土壤中——一個(gè)正確的選擇！將碳存在土壤的銀行里是保持土壤健康、緩解氣候變化的雙贏答案。