編譯 希區(qū)客

美國馬里蘭州的一片玉米地在完成收割以后，種上了一種覆蓋作物—用于增加土壤內的碳儲量

當定居北美的殖民者開墾草原種植作物時，他們發(fā)現了地球上最肥沃的土壤。但若要把根深本固的草原變?yōu)楦?，將有大量地下碳被釋放至大氣中；若再排干濕地，伐林成田，則會有更多的溫室氣體飄向天空。時至今日，土地轉化仍在繼續(xù)，化學合成的肥料、消耗柴油的農用機械以及制造甲烷的牲畜，都加劇了氣候問題。美國每年排放的溫室氣體中，有大約10%來自農業(yè)。眼下，美國國會希望逆轉乾坤，將部分二氧化碳封存到土壤里。

2022年8月，美國總統(tǒng)簽署《降低通貨膨脹法案》（Inf l ation Reduction Act），其中包含了歷史性的氣候條款，包括對清潔能源和電動汽車的大規(guī)模補貼。此外，立法者還決定將投入超過250億美元用于擴大和保護森林，并促進被認為對氣候友好的耕作方式，其中包括免耕農業(yè)和“覆蓋作物”——只為保護土壤而種植的植物。研究人員、環(huán)保組織和農業(yè)行業(yè)一致認為，補助和培訓農民，幫助其采取措施，將有助于改善土壤健康以及水和空氣的質量。世界資源研究所的氣候政策分析師海莉·萊斯利-博爾（Haley Leslie-Bole）表示：“我認為幾乎所有的人都為此感到非常高興?！比欢?，新法案里的種種政策究竟能在多大程度上減緩全球變暖，尚未可知。

美國伍德威爾氣候研究中心的土壤科學家喬納森·桑德曼（Jonathan Sanderman）表示：“新法案可能有好處，但我們還不知道它究竟有多好?！币粋€關鍵問題在于美國農業(yè)部能否把錢用在最可能帶來氣候效益的舉措上。另一項挑戰(zhàn)則是對減排的測量和量化，其難點在于美國土地和耕作方式的多樣性，以及碳循環(huán)的生物地球化學的復雜性。

桑德曼等學者認為，更大的氣候收益可能來自農業(yè)的其他變化，例如減少來自化肥和牲畜的碳排放。普林斯頓大學的氣候和農業(yè)專家蒂姆·瑟爾琴格（Tim Searchinger）認為，人類需要開展更多關于氣候友好型農業(yè)實踐的研究，美國農業(yè)部“需要提出一個雄心勃勃的創(chuàng)造性計劃，并擁有一個能跟蹤進度的優(yōu)異系統(tǒng)”。

長期以來，美國農民一直因自身在保護土壤和減少污染（相對造成耕地流失）方面的努力而收到政府的報酬。新法案也擴大了這方面的資助，令更多農民獲得酬勞（按英畝計費）——他們的任務是開展多種旨在減少或固定碳排放的活動，包括免耕農業(yè)和覆蓋作物。

然而，這些做法將如何影響土壤積累和碳固定的能力，取決于植物之間的復雜相互作用：植物會向土壤中釋放有機物質，微生物和其他微小生物會分解它們所能分解的一切，有時還會釋放溫室氣體。這些相互作用因土壤類型和環(huán)境條件不同而出現顯著差異，作物類型或耕作技術變化帶來的影響可能需要數年時間方能顯現。

舉個例子，2015年，一項發(fā)表于《農業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境》（Agriculture,Ecosystems & Environment）雜志的薈萃分析顯示，種植豇豆和野豌豆等覆蓋作物平均每年增加三分之一公頃的土壤碳儲存。土壤健康研究所的科學主任克里斯汀·摩根（Cristine Morgan）表示，覆蓋作物還有助于控制雜草，增加土壤孔隙度。她說道：“你拿鏟子給這類土壤松土，能鏟得更深?！笨杉幢闳绱?，我們仍然不確定它能帶來多少氣候凈效益。一方面，豇豆和野豌豆等豆科覆蓋作物向土壤內釋放氮，而微生物可以將氮轉化為強效溫室氣體一氧化二氮；另一方面，農民們可能因此使用更少的肥料，從而減少碳排放。

另一種氣候友好型做法是越發(fā)流行的免耕農業(yè)。顧名思義，免耕農業(yè)活動不做耕種，自然不干擾土壤，令表層土免受侵蝕。農民們還可因此免去柴油機方面的支出，在省錢的同時減少二氧化碳排放。隨著碳在上部根區(qū)積累，作物產量會增加，進而提高土壤肥力，并幫助其保持水分。

另外，研究顯示，某些土壤深層的碳封存量減少了——抵消了增加的碳儲，使總體的碳凈變化很小甚至為零。由于微生物分解農作物殘留物，免耕田地在其發(fā)展的最初十年間釋放出更高水平的一氧化二氮，當然，這個水平終究會下降。持久性問題是一個更加復雜的挑戰(zhàn)：美國鮮有農民能不間斷地持續(xù)上述實踐；具備除草劑抗性的雜草生長，以及農作物的輪作需求，諸如此類因素終將驅使他們再次開展耕種，然后導致近三分之一的碳儲存逃逸至大氣。

盡管如此，美國科羅拉多州立大學的土壤科學家基思·波斯蒂安（Keith Paustian）還是認為，這些再生土壤實踐活動是強大的氣候工具。其他學者也認同此類觀點。波斯蒂安指出：“我們可以重新封存那些大量損失的碳?！蓖ㄟ^將免耕農業(yè)及覆蓋作物與其他措施相結合，我們要讓農業(yè)進入一種新的范式。這些措施包括在農場種植樹木和改善放牧管理等。在新范式下，此類做法是常態(tài)，而非例外?！?/p>

除了田野和森林，新法案的氣候相關條款還針對牲畜。數據顯示，來自牲畜的甲烷排放占美國農業(yè)溫室氣體排放總量的27%。美國農業(yè)部的一個項目得到了85億美元撥款，其中一項重要工作是推進飼料配方的改良，以期減少來自奶牛等反芻動物的溫室氣體排放。一種名為3-NOP的添加劑可以令奶牛打嗝產生的甲烷減少約30%，并已在英國和歐洲投入使用，不過尚未獲得美國食品和藥品管理局（FDA）批準。FDA它認為它是一種藥物，因此審批進度較慢。

瑟爾琴格等學者希望美國農業(yè)部可以力推新法案中的一些激勵措施，以減少化肥使用。硝化抑制劑能減緩微生物將肥料轉化為一氧化二氮的過程，從而幫助農民減少化肥施用量，減少碳排放。由于肥料短缺及其高昂價格，農民可能愿意接受硝化抑制劑。美國農業(yè)部最近宣布，他們將簡化肥料管理申請程序。

許多氣候行動倡導者表示，通過農業(yè)幫助緩解氣候問題的最具成本效益的方法是減少耕種土地和牲畜飼養(yǎng)。這意味著說服農民不要將草原或其他碳儲豐富的土地改造成玉米或大豆等農作物的耕地。不過美國農業(yè)部的自然保護區(qū)計劃（旨在保護所有私人的敏感土地）并未得到新法案的額外資金支持。

前文提到《降低通脹法案》會向農林業(yè)投入250億美元以應對氣候危機。但誠如波斯蒂安所言，這筆錢最終能帶來多少氣候效益？全部努力的成效如何？我們無法預計。值得一提的是，新法案還包括一項3億美元的特別資金，供美國農業(yè)部及其合作伙伴收集有關碳封存和減排的現場數據——這些數據將有助于更高效地針對未來的氣候工作。美國環(huán)境保護基金會的農業(yè)科學家艾莉森·伊格爾（Alison Eagle）表示：“這筆撥款真的很重要，它有助于將下一組資金引導至正確的地方。”

這筆新資金將擴大美國農業(yè)部近期資助的規(guī)模，惠及更多的團體。例如，致力于保護和恢復濕地的非營利動物保護組織Ducks Unlimited的生態(tài)學家艾倫·赫伯特（Ellen Herbert）所帶領的一項計劃就得到了資金支持。該項目為期5年，目前正測量美國中部濕地的碳儲量。赫伯特希望了解恢復濕地或保護濕地周邊土地是否會增加其碳儲存量。為得到這一問題的答案，他們采集了非常深層的土樣（鉆探至1米甚至更深）。赫伯特說道：“有時這就像嘗試用鋁管敲打磚頭一樣?！?/p>

同樣在中西部，美國密歇根州立大學的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)科學家布魯諾·巴索（Bruno Basso）正與同事追蹤改進后的肥料策略能如何減少一氧化二氮排放。此外，他們也在測量種植于某些低產地區(qū)（從北達科他州到密西西比州）的多年生草本植物所儲存的土壤碳。巴索表示，這些植物可用作生物燃料或草料，也是優(yōu)質碳源。這讓農民耳目一新。

在美國東南部，密西西比州立大學的森林生態(tài)學家奧斯汀·海姆斯（Austin Himes）正領導團隊，評估農民于邊緣土地種植的樹木所能封存的碳水平。

上述項目的數據將改進生物地球化學模型，例如DayCent模型。此類模型能估計農業(yè)用地中主要溫室氣體的每日通量。美國環(huán)境保護局和其他機構都在溫室氣體清單核算中用到了DayCent。海姆斯說道：“這類核算沒什么意思，但要是你沒算對，其他的工作都行不通?！?/p>

資料來源 Science