随着农业和工业的发展,全球变暖的状况日益严重。那么,我们脚下的土地与全球变暖有着怎样的关系呢?我们脚下的土地对把地球从全球变暖中拯救出来有什么作用呢?土壤固碳有多大的处理潜力,应该如何实现?
全球变暖所带来的影响已为我们所了解,
1860年以来,全球平均气温升高了
0.6 0.2 ,冰川融化、海平面上升,全球性降水增加但变化的区域差异显著,气候异常愈加严重。抑制气候变暖,已经成为了全球范围内的共识。
?全球变暖是由于大气中的温室气体增多,这些气体包裹在地球表面,不能阻挡太阳光的射入,却能阻挡地球反射热量的散失,因此导致气候变暖。
CO2是最重要的温室气体,植物和土壤共同调节着大气中CO2的含量。在光合作用下,植物吸收空气中的CO2然后将其转化为糖和其他碳分子,通过根系和枯枝落叶等将碳传递给土壤,然后,土壤通过根系、微生物、土壤动物的呼吸作用以及含碳物质的化学氧化作用,产生CO2,返还给大气。上百万年来,这种平衡作用保证了大气中温室气体含量的稳定。然而,大约在一万年前,农业的发明打乱了古老的土壤结构。为了种植农作物,人们开始排水,翻耕表土层,这就使得土壤中的碳与空气中的氧结合产生了CO2,并排入大气中。而饲养动物则让情况变得更糟,家畜啃食了草原,甚至使地面完全裸露,植物消失了,光合作用停止了,土壤中的CO2也就没有了。农业开始出现以来,土地使用方法的改变使
700亿到1000亿吨碳从土壤中分离出来。今天,农业和其他土地利用方式的改变排出的温室气体占世界温室气体排放量的三分之一。
土壤每年向大气释放的CO2为
50-76GtC(GtC——CO2中碳成分的重量为
109吨),远远超过化石燃料燃烧每年向大气排放的
5GtC
。全球农业减排的技术潜力高达每年5500-6000?Mt(兆吨)CO2当量,其中
90%来自减少土壤中CO2?的释放量(即土壤固碳),农业土壤固碳减排也随即成为全球气候变化的研究热点之一。因此,利用土壤抑制温室气体的含量具有重大意义——减少土壤中碳的释放量,让大气中的碳回到土壤中,无疑是拯救全球变暖的一个思路。不同国家和地区的土壤自然固碳潜力如下:
利用土壤固碳,目前已有了很多有益的尝试。
农业保护性耕作:施用有机肥可以改善土壤结构,使用多种管理方法(如少耕制、秸秆还田、种植覆盖作物、轮作、更多地结合种植固氮豆科作物等)可以促进增加土壤中的有机质含量,使更多的碳返回土壤,这类措施不仅有助于提高土壤的碳储存量,还可以提高生产率。对我国而言,若将土壤农田的有机质提高
1%,就相当于土壤从空气中净吸收了306
亿吨CO2。因此,发展有机农业,能使固碳贡献率非常可观。
发展转基因农业:抗除草剂是转基因作物的主要性状之一,种植该类作物,可以利用除草剂除草,避免传统的翻耕除草,既可以减少对农田的扰动,又能大幅减少由于机械作用而产生的CO2和其他温室气体。
发明碳吸收土壤:英国科学家如今正在研制一种碳吸收土壤,试图将CO2从空气中永久去除。启动这个研究的想法源于这样一个事实,即植物在进行光合作用时会自然地吸收大气中的CO2,然后通过它们遍布在周围土壤里的根系将多余的CO2排放到土壤中。在绝大部分土壤中,这些排放进来的CO2有很大一部分又逸出到大气中,或者是进入了地下水里。假如土壤中含有硅酸钙,那么植物根系排放出来的CO2可能会和土壤中的钙起反应,并形成无害的矿物质碳酸钙,从而使CO2被安全地锁定在碳酸钙里,以覆盖在卵石表面或自成颗粒的形式保存在植物根系周围的土壤里。科学家们正在调查这个过程在自然界的存在情况,如果切实可行,研究人员将鼓励人们在含钙丰富的土壤里栽种更多的植物。这一方法可应用于土地复垦、土地修复和其他开发项目中混合含钙丰富且具有CO2保存能力的土壤,在这样的土壤上种植生物能作物可能会是一个很好的选择。这也可能开启特制土壤的广阔前景,所谓特制土壤(添加了硅酸钙或种植特定植物)就是一种可以充分利用碳捕获能力的土壤。这种土壤可以在全球碳减排中发挥非常重要的作用。