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植物通過(guò)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(jī)質(zhì)。這就是傳統(tǒng)意義上的土壤碳匯。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是土壤可以通過(guò)植物從大氣中吸收、轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)二氧化碳。不過(guò)，最近的研究表明，事實(shí)可能并沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。

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

可是，近年來(lái)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(guò)去十年左右的時(shí)間里，大多數(shù)土壤科學(xué)家開(kāi)始接受這種觀點(diǎn)。是的，土壤千差萬(wàn)別，而且含有大量的碳。但這些碳并非被存儲(chǔ)后就可以一勞永逸，不被分解。

“土壤的性質(zhì)和特性，那些寫(xiě)在教科書(shū)上的東西，土壤有機(jī)碳積累理論已被證明大多是錯(cuò)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(shuō)。

這不僅會(huì)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(huì)讓此前的氣候模型產(chǎn)生嚴(yán)重的偏差。研究表明，土壤碳儲(chǔ)存能力對(duì)于氣溫變化高度敏感，這對(duì)熱帶雨林等重要碳庫(kù)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(jī)碳庫(kù)約占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的2/3，約為植物碳庫(kù)的3倍，大氣碳庫(kù)的2倍。根據(jù)《第二次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告》中的數(shù)據(jù)，中國(guó)土壤碳庫(kù)的儲(chǔ)量約為1029.6億噸。假如按照這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的碳信用計(jì)算有誤的話，我們緩解氣候變化的時(shí)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(guó)巴黎氣候變化大會(huì)提出“千分之四”倡議，即將全球農(nóng)業(yè)土壤的有機(jī)碳儲(chǔ)量平均每年提高千分之四。歐盟等國(guó)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(guò)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(wèn)題，我們還需要再詳細(xì)考慮農(nóng)業(yè)對(duì)于土壤碳儲(chǔ)存能力的影響。

土壤科學(xué)研究人員近年來(lái)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(tuán)隊(duì)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(guó)建議向農(nóng)民支付費(fèi)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(dāng)覆蓋作物的根系分解時(shí)，它們的一些碳會(huì)留在土壤中。）不過(guò)這些做法是否真的有效，還需要經(jīng)過(guò)時(shí)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(zhǎng)期影響時(shí)釋放了多少二氧化碳。他們發(fā)現(xiàn)，溫暖的土壤比對(duì)照地區(qū)釋放的碳多 55%——比大多數(shù)氣候模型預(yù)測(cè)的釋放量大得多。

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