藏碳于土，减排妙计
Claire Chenu
巴黎高科农业学院教授，法国“千分之四”倡议科学技术委员会成员
土壤是碳储存的一大主力军，增加土壤中的碳储量可以减少大气中的二氧化碳含量，部署可增加土壤碳储量的农业举措有助于减少温室气体排放。哪些农业措施有利于土壤的碳储存？这些举措是否在世界各地适行？是否会产生其他附带效应？能为气候带来什么益处？
增加土壤碳储量可以减少大气中的二氧化碳含量，而二氧化碳是众所周知的温室气体。得益于土壤有机质的存在，土壤已成为了碳储存的一大主力军。
部分农业耕作方法可以净增加输入土壤的碳：在作物间保持植物覆盖、延长短期草地的寿命、在葡萄树和果树间植草等。
土壤侵蚀，尤其是土壤有机质矿化会导致碳流失。矿化过程中，碳会还原成二氧化碳这种气态形式。
根据INRAE在欧洲范围内建模所得出的数据，碳储量的增加可以抵消5-12%的农业二氧化碳排放量。
这些农业实践还有其他好处。例如，减少犁耕并不能显著增加土壤碳储量，但它能够改善土壤的生物多样性，并提升其抗侵蚀能力。
碳农业（carbon farming）以减缓气候变化为目的，旨在改变传统农业生产模式，增加土壤中的二氧化碳储存，并加快减少大气中的碳排放。欧盟针对这一概念建立起了一个认证框架，并希望在2022年底前实现部署。
在《联合国气候变化框架公约》第21次缔约方会议（COP21）上，法国发起了“千分之四”倡议（4 per 1,000）[1]。其宗旨是维持并尽快增加土壤的碳储量，保障粮食安全，以适应和减缓气候变化。增加土壤碳储量可以减少大气中的二氧化碳含量，而二氧化碳是众所周知的温室气体。得益于土壤有机质的存在，土壤已成为了碳储存的一大主力军。
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农民能为土壤碳储存做出怎样的贡献？
土壤中的有机碳含量取决于土壤中输入和流出的碳量。部分农业耕作方法可以净增加输入土壤的碳，同时使作物产量提高十倍。这些方法包括在作物间保持植物覆盖、延长短期草地的寿命、在葡萄树和果树间植草、种植树篱，以及农林间作等。有机物质还能以堆肥的形式被添加到土壤中。
法国国家农业食品与环境研究院（INRAE）2019年的一项研究表明，上述举措不仅拥有技术可行性，而且在法国取得了非常好的效果。此外，法国还出台了一些搭配性举措来支持这些做法，例如，对农民开展培训并提供财务支持，推出共同农业政策（Common Agricultural Policy）等财政激励举措来抵消农民的额外支出。
尽管世界各地的理念一致，但并没有一套普世的做法。例如，在某些地区，种植中间作物可能十分耗水，因而无法采取这一举措。水土保持耕作法通常被视为改善土壤的重要举措，但法国在这方面的研究并不充分，不足以评估其效果。
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这些举措的采纳是否会产生其他附带效应？
科学界正在研究附带效应。例如，土壤覆盖会改变反照率（即土壤的反射率）并影响全球地表温度。长期耕种浅色土壤，会导致气温升高，从而抵消碳储存的积极效果。这些反照率效应的严重性直到最近才被发现。
永久性草地的管理也会产生附带效应。施肥能够增加草地肥度，进而让土壤储存更多的碳，但与此同时，施肥也会带来更多的一氧化二氮，增加温室气体排放量。因此，我们需要综合考虑温室气体的平衡问题。
值得一提的是，植物生物质的使用备受争议。如果作物残留物被直接埋入土壤，便会产生大量的碳。那么，什么才是植物生物质的最佳形态？是植物残渣、粪便、堆肥，还是甲烷转化器的副产品？不同形态所产生的碳在土壤中的停留时间各不相同。在植物生物质的回收方面，我们并未实现很好的碳氮平衡。考虑到甲烷化能为农民带来收入，有关部门应该出台相应的解决方案。
图片来源：PI France
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既然土壤中的碳储量取决于输入和流失的碳量，那么土地利用方式的改变会产生何种影响？
土壤侵蚀，尤其是土壤有机质矿化会导致碳流失。矿化过程中，碳会还原成二氧化碳这种气态形式。当流失量大于输入量时，碳储量就会减少。当土地利用方式发生变化，比如森林或永久性草地变成农业耕地时，就会出现上述情况。从全球层面来看，森林和永久性草地的消失是土壤碳储量减少的首要因素。法国的森林面积虽然在不断扩大，但永久性草地的改造仍在继续，因此碳流失并未停止。
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当前，土壤碳储量有什么变化趋势？
最近，法国[2]、欧洲[3]和全球[4]开展了多项研究，旨在初步评估时间推移对土壤碳储量的影响。我们虽并不清楚具体数字，但地区层面的实验提供了一些参考。在法国，农业和森林土壤中的碳储量变化介于每年千分之负0.2至正3.2之间[5]，但不同区域差异显著：部分地区的碳储量会减少，其他一些地区则会增加。
气候变化也会影响土壤碳储量。温度升高会大大加快土壤的矿化速度，从而增加碳流失。
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这些农业实践能为气候带来什么益处？
INRAE的研究表明，增加土壤中的碳储量可在每年增加3000万吨二氧化碳当量的存储。当前储量较低的大田耕种区域若能实现转型，将为减排贡献巨大力量。3000万吨相当于法国农业碳排放量的41%、全国总排放量的7%。根据INRAE在欧洲范围内建模所得出的数据[6]，碳储量的增加可以抵消5-12%的农业二氧化碳排放。全球层面并无对应的预估数据，但毋庸置疑，部署可增加土壤碳储量的农业举措有助于减少温室气体排放。
当然，我们仍需评估这些农业举措在全球范围内的影响。例如，减少犁耕并不能显著增加土壤碳储量，但它能够改善土壤的生物多样性，并提升其抗侵蚀能力。不过，部署上述农业实践的主要目的不应是减缓气候变化，而是提升农业生产的可持续性，改善物种多样性，并让土壤发挥更大的作用。
作者
Anaïs Marechal
编辑
Meister Xia
1. https://www.4p1000.org/fr
2. Voir www.gissol.fr
3. Voir projet LUCAS Soil : https://ec.europa.eu/eurostat/web/lucas/data/database
4. Voir projet Global Soil Organic Carbon map : https://www.fao.org/global-soil-partnership/pillars-action/4information-and-data-new/global-soil-organic-carbon-gsoc-map/en/
5. Stocker du carbone dans les sols français, quel potentiel au regard de l’objectif 4 pour 1000 et à quel coût ? INRA, juillet 2019
6. Lugato, E., Bampa, F., Panagos, P., Montanarella, L., Jones, A., 2014. Potential carbon sequestration of European arable soils estimated by modelling a comprehensive set of management practices. Global Change Biology 20 (11), 3557–3567
