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土壤碳流失

土壤退化  土全球土壤碳库总量约为22000亿吨,其中有三分之二以有机物形式存在(Batjes 1996),这一含量是大气中碳含量的三倍多。然而,土壤退化容易引起碳流失,而且土地利用类型的改变和不利于土地可持续生产的管理会导致其加速分解,向大气排放温室气体。

人类活动导致土壤碳储量的脆弱性

  土壤碳存量极易受人类活动影响变得异常脆弱。由于土地覆盖和利用的变化(例如森林砍伐、城市开发和农耕地的增加), 土壤碳存量显著降低(通常很迅速),从而导致了农业和林业的不可持续发展。然而,通过植树造林和其他能够减少土壤有机质分解的过程(诸如:少耕,常年牧地,规划保护区),土壤有机碳含量有可能会增加(虽然速度较慢)。添加更多的土壤有机物质,诸如堆肥或施加粪肥,也许只改善了某一点的碳平衡,却削弱了其他点的碳平衡。预计气候变化对土壤碳的动态有显著影响(Schils等 2008, Conant等 2011)。大气中的二氧化碳浓度不断上升,会导致更多的生物量生成,增加土壤有机质的投入。然而,温度的升高,会导致微生物的加速分解和土壤有机质的氧化,从而降低土壤有机碳的含量,尤其在冻土退融区。专家们担心,如果冻土退融,大量的碳或许会释放到空气中,加剧全球变暖(Schuur和Abbott 2011)。虽然该影响的强度还难以确定,但最新评估指出冻土层的碳含量是非常巨大的。一些科学家证实,18800000平方公里的北部土壤中,约含有17000亿吨的有机碳(Tarnocai等 2009)。

  然而,关于土壤特性与气候条件是如何影响土壤碳存量和碳通量的,目前的科学知识尚且不足,并存在争议(Tuomi等 2008, Conant等 2011, Falloon等 2011)。为确保能够更准确地预测气候变化对土壤、土壤碳、以及与地方管理和国家碳库存相关的生态系统服务所产生的影响,我们还需要进行更深入的研究。

  目前,土壤有机碳的变化率,主要来自全球土地的集约型利用,以及用于粮食和纤维作物生产的新土地开发。现代工业化的农作物生产依附于高效经济作物的单一种植,而这通常会产生负的碳预算。同时,农作物残渣被用作饲料,燃料和工业用料,也会使土壤中碳返还量减少的趋势加剧。此外,农作物的种类也是一个因素。例如,最近广为流行的单一种植大豆,其结果却加速了土壤有机碳的流失。由于该类种植产生的农作物残渣较少,不足以保护土壤免受风和水的侵蚀,从而导致土壤有机碳极不稳定并迅速氧化成二氧化碳。不同于只消耗部分生物量的传统畜牧业,集约化的畜牧生产系统几乎利用所有的植物生物量,这减少了土壤有机碳的储存。尽管全球大部分耕地的碳排放量还维持在较低水平,但大面积的集约化生产,将导致土壤中有机碳含量的减少。因此,从全球范围来说,可以认为实行集约化农业生产的土壤,是大气中二氧化碳和其他温室气体的主要来源(Janzen 2006, Powlson 等 2011)。

  集约化土地利用也正在向土壤有机碳含量较少的土地和非农耕地区扩张,例如半干旱热带草原,热带雨林和泥炭地,这些土地正在被快速地转变成耕地。经过60年的耕种,地处温带的湿润大草原土壤有机碳含量损失了大约30%(Tiessen和Stewart 1983),而在半干旱区域,若原生植被或牧场被转变为农田,那么,不到5年的时间,土壤碳含量将会减少30%(Zach等 2006, Noellemeyer等 2008)。而在清除的亚马逊雨林上修建牧场,则每公顷土地将释放8至12吨的碳(Fearnside和Barbosa 1998,Cerri等 2007)。短短几年内,热带雨林的土壤耕种所造成的土壤有机碳流失超过60%(Brown和Lugo 1990)。热带泥炭地转变为农田或者种植园是碳排放的又一个热点。在热带区域,由于商业生产体系的引入,导致每年每公顷泥炭土碳的持续损失量高达25吨(Jauhiainen等 2011),而在以北的农田泥炭地的碳排放量大约在每年每公顷7吨左右(Couwenberg 2011)。

前进的道路:管理土壤碳的多重效益

  2011年9月,联合国粮食和农业组织和联合国其他机构,包括联合国环境规划署,开始规划建立一个全球性土壤伙伴计划,来支持和共同促进全球应对粮食安全和适应及减缓气候变化而进行的土壤资源可持续管理的努力。关于现存土地的利用和退化土地的恢复,我们可以利用国家法律、地方法规和激励政策来促进土壤碳管理的改善以获得多重效益。这些途径包括:

  • 土地利用计划(易造成土壤有机碳流失的脆弱土壤除外)
  • 把加强保护和增加土壤有机质的管理作为评判土壤环境质量的基本要素
  • 制订法规和准则,以限定温室气体排放量、土壤中二氧化碳释放量、地表和地下水中硝酸盐及其他污染物的含量和富含碳的土壤排水量
  • 增加植物养分的来源以提高土壤有机碳量(如覆盖作物、豆类、能促进植物生长的生物效应)
  • 财政激励措施,如奖励碳储存、防洪、改善水质、保护土壤生物多样性及其他生态系统服务功能等
  • 为农林业提供技术咨询(推广服务),应覆盖基于土壤的所有生态系统服务功能。

  土壤碳易流失但不易重建。因其是农业生产、气候调节及其他重要生态系统服务功能的核心影响因素,所以出台针对土壤碳可持续管理的鼓励政策,不论从短期还是长期来看都能带来许多收益。鼓励政策要根据不同的土地类型制订相应的土地利用方式和管理方法,而不能像以往那样,根据现行的政策只能实现单个生态系统服务功能。该项政策需要谨慎制订整合,避免因经济上的刺激而产生的和土壤碳有关的新纠纷与不法交易。

资料来源:联合国环境规划署,《联合国环境规划署年鉴——全球环境的新型问题2012》