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植物通過光合作用將二氧化碳變成根、莖、葉，殘枝落葉和根系產(chǎn)物又被埋入土壤，被轉(zhuǎn)化為土壤有機質(zhì)。這就是傳統(tǒng)意義上的土壤碳匯。簡單來說就是土壤可以通過植物從大氣中吸收、轉(zhuǎn)化、存儲二氧化碳。不過，最近的研究表明，事實可能并沒有這么簡單。

這還要從土壤的復(fù)雜成分說起。一茶匙健康的土壤中含有的細菌、真菌和其他微生物比地球上的人類還多。而土壤腐殖質(zhì)一直被認為是有機物料在腐殖化過程中所形成的一類復(fù)雜而又穩(wěn)定的大分子有機物，重點在“穩(wěn)定”二字。

可是，近年來的研究[1]顯示，“現(xiàn)有證據(jù)不支持在土壤中可以形成大分子大小的持久性‘腐殖質(zhì)’。” 在過去十年左右的時間里，大多數(shù)土壤科學(xué)家開始接受這種觀點。是的，土壤千差萬別，而且含有大量的碳。但這些碳并非被存儲后就可以一勞永逸，不被分解。

“土壤的性質(zhì)和特性，那些寫在教科書上的東西，土壤有機碳積累理論已被證明大多是錯誤的……可是我們?nèi)栽谡毡拘??！蓖箍敌谴髮W(xué)麥迪遜分校的土壤研究員格雷格桑福德說。

這不僅會導(dǎo)致以土壤為基礎(chǔ)的基于自然解決方案需要考慮更多因素，還會讓此前的氣候模型產(chǎn)生嚴重的偏差。研究表明，土壤碳儲存能力對于氣溫變化高度敏感，這對熱帶雨林等重要碳庫影響非常大[2]。此外，農(nóng)業(yè)的固碳減排潛力也需要被推敲。

土壤有機碳庫約占整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的2/3，約為植物碳庫的3倍，大氣碳庫的2倍。根據(jù)《第二次氣候變化國家評估報告》中的數(shù)據(jù)，中國土壤碳庫的儲量約為1029.6億噸。假如按照這個數(shù)據(jù)進行的碳信用計算有誤的話，我們緩解氣候變化的時間可能比我們想象中的要少許多。

農(nóng)業(yè)方面，2015年聯(lián)合國巴黎氣候變化大會提出“千分之四”倡議，即將全球農(nóng)業(yè)土壤的有機碳儲量平均每年提高千分之四。歐盟等國也發(fā)布可持續(xù)農(nóng)業(yè)法案，希望從土壤入手加速自然固碳過程。除去土壤退化，板結(jié)、酸化、鹽漬化、養(yǎng)分失衡、侵蝕等等問題，我們還需要再詳細考慮農(nóng)業(yè)對于土壤碳儲存能力的影響。

土壤科學(xué)研究人員近年來在不斷研究如何讓碳真正地，持續(xù)地被固定在土壤中。索爾克的團隊提出了使用富含木栓質(zhì)的植物在土壤中固碳的想法。2021年4月，美國建議向農(nóng)民支付費用，讓他們種植覆蓋性作物，以此滋養(yǎng)土壤。（有證據(jù)表明，當覆蓋作物的根系分解時，它們的一些碳會留在土壤中。）不過這些做法是否真的有效，還需要經(jīng)過時間的考量。

（內(nèi)容有參考：https://advances.sciencemag.org/content/7/21/eabd1343）

文/Stan 審/YJ

[1] Lehmann, J., Kleber, M. The contentious nature of soil organic matter. Nature 528, 60–68 (2015). https://doi.org/10.1038/nature16069

[2] Nottingham, A.T., Meir, P., Velasquez, E. et al. Soil carbon loss by experimental warming in a tropical forest. Nature 584, 234–237 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2566-4
研究人員在巴拿馬雨林中人工加熱土壤以模擬氣候變化的長期影響時釋放了多少二氧化碳。他們發(fā)現(xiàn)，溫暖的土壤比對照地區(qū)釋放的碳多 55%——比大多數(shù)氣候模型預(yù)測的釋放量大得多。

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