在19世纪,随着土地先锋引领他们的马车火车向西横跨美国,他们遇到了一个巨大的景观培养深厚的高耸的草,肥沃的土壤。
今天,仅为3%北美的高草草原依然存在。它的消失有一个戏剧性的对美国的景观和生态的影响,但这种转变的一个关键结果在很大程度上被忽略了:一个巨大的土壤碳流失到大气中。土壤碳的重要性——它是如何从地球上淋溶和如何逆转这一过程,加强科学研究的主题,与重要意义的努力减缓大气中二氧化碳的迅速崛起。
根据藤Lal,俄亥俄州立大学的董事碳管理和封存中心全球耕地土壤失去了50 - 70%的原始碳股票,其中大部分已经在接触空气氧化成为二氧化碳。现在,配备快速扩张的知识在土壤固碳,研究人员正在研究如何在这样的地方土地复垦项目前北美大草原,华北平原,甚至澳大利亚的干燥室内可能帮助碳进入土壤。
土壤长期实验时出现红色贫碳(左)和深棕色当碳含量高(右)。藤拉尔
没有碳和关键微生物、土壤变得仅仅是灰尘,恶化的过程,在全球蔓延。许多科学家说,再生农业实践可以回头碳时钟,减少大气中的二氧化碳的同时提高土壤生产力和提高自身抵御洪水和干旱。这种再生技术包括种植田地全年农作物或者其他封面,和农林作物相结合,树木,和畜牧业。
识别重要的土壤碳所扮演的角色可能标志着一个重要的如果讨论全球变暖的微妙变化,一直主要集中在抑制排放的化石燃料。但一看土壤带来更关注潜在的碳汇。减少排放是至关重要的,但土壤碳封存需要的一部分,拉尔说。首要任务,他说,恢复退化和侵蚀土地,以及避免砍伐森林和泥炭地的农业,这是碳排放的主要储层,对排水和培养很容易分解。
他补充说,将碳带回土壤不仅完成来抵消化石燃料,而且满足我们日益增长的全球人口。“我们不能养活人如果土壤退化的,”他说。
“供给方法,以二氧化碳的来源,重组泰坦尼克号甲板椅子如果我们忽视需求解决方案:碳可以而且应该去的地方,”Thomas j . Goreau说地质专家和碳和氮循环,现在作为总统的全球珊瑚礁联盟。Goreau说我们需要寻找机会增加土壤碳的湿地生态系统,从热带雨林到牧场——种植退化地区,覆盖增加生物质燃烧,而是大规模的使用生物炭,改善牧场管理、有效的腐蚀控制和恢复红树林、盐沼和海草。
“二氧化碳不能及时降低到安全水平,避免严重的长期影响,除非另一边的大气中的二氧化碳的平衡是包括“Goreau说。
科学家们说,比在大气中碳驻留在土壤和植物相结合;有2.5万亿吨的碳在土壤中大气中,相比之下,8000亿吨和5600亿吨植物和动物的生活。和许多提出的地球工程修复相比,土壤中储存碳很简单:它是一个返回的碳属于他们的权利。
“如果我们把土壤碳作为可再生资源,我们可以改变的动态,”一位专家说。
通过光合作用,植物将二氧化碳从空气中形成碳化合物。增长的植物不需要通过根喂流露出土壤生物,即腐殖化的碳,或者使之稳定。碳是土壤有机质的主要组成部分,帮助给土壤保水的能力,其结构,其生育能力。据Lal,一些碳池位于土壤总量非常稳定,他们可以持续数千年。这与“积极”土壤碳,驻留在表层土壤和微生物之间持续通量主机和大气层。
“如果我们把土壤碳作为可再生资源,我们可以改变的动态,“Goreau说。“当我们有侵蚀,我们失去了土壤,它带有有机碳,进水道。土壤暴露时,氧化,本质上燃烧土壤碳。我们可以采取另一种轨迹。”
土壤碳是基本的,有很多科学家只是学习它,包括如何充分利用其二氧化碳封存容量。Goreau说,一个很有前景的战略,增强土壤微生物通过添加土壤有益微生物刺激周期中断使用杀虫剂,除草剂,或肥料。至于农林复合经营,项目具备更大的物种多样性能够最大化存储的碳比单一栽培。许多研究人员正在寻找生物炭-生产植物时,粪便或其他有机材料在零或低氧环境中加热,将问题转化为生产力的能力网站在构建土壤碳。Goreau说,“大面积的砍伐森林而被抛弃后土壤退化是植树种花和植树造林的优秀候选人利用杂草的生物炭现在增长。”
一个重要的碳进入土壤的工具根、菌根真菌,控制植物和土壤之间的妥协。根据澳大利亚土壤科学家克里斯汀·琼斯,植物与菌根连接可以转移到碳土壤比non-mycorrhizal同行高出15%。最常见的菌根真菌,细长的丝状体被称为菌丝扩展的植物,增加获取营养和水分。这些菌丝涂上一种粘性的物质称为glomalin,只在1996年发现的,它有助于土壤结构和碳储存。美国农业部建议土地管理者保护glomalin通过减少耕作和化学输入和使用覆盖作物保持生活土壤的根。
在研究发表在自然今年1月,来自德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家,史密森热带研究所,和波士顿大学评估了不同菌根下碳和氮循环方案,发现植物与果期,或蘑菇状,真菌存储70%的单位更多的碳氮在土壤中。作者Colin Averill德克萨斯大学四年级的研究生,解释说,真菌吸收有机氮代表植物,土壤微生物分解有机物,释放碳体型。他说这指出土壤生物碳储存的司机,尤其是“碳的机制可以呆在地上而不是进入大气层。”
我们理解土壤生活如何影响碳循环是将巨大的增长。
Goreau说,这个研究的一个推论是,“大多数景观变化的影响是将它们从系统有效地储存碳…对那些低效的使用氮气,因此正在失去碳储存。“通过景观的改变,他的意思从森林到农田,或从小型农场农业产业化操作,使用的化学物质抑制菌根和微生物间的相互作用,碳储存。
我们理解土壤微生物和土壤生活如何影响碳循环是将巨大的增长,Goreau说。他说,这是由于宏基因组的新兴领域,研究遗传物质从标本采取直接从环境中而不是在实验室里培养。“第一次”Goreau说,“我们可以识别所有主要土壤生物地球化学通路从微生物的遗传信息。”
即使在我们现有的知识水平,很多人认为土壤中储存碳潜力巨大。俄亥俄州立大学的拉尔说,恢复土壤退化和沙漠化的生态系统有可能存储在世界土壤每年额外10亿30亿吨的二氧化碳,相当于大约35亿到110亿吨的二氧化碳排放。(年度来自化石燃料燃烧的CO2排放约320亿吨。)
许多叫Lal低碳土壤储存的数据。这可能反映了土壤碳通常是测量前15到30厘米,而深度的土壤可能储存碳以高得多的利率。例如,在土地根深蒂固的草的土壤可以走5米以上。澳大利亚和英国的研究科学家去年发表在《华尔街日报》植物和土壤检查土壤在五西南澳大利亚网站深度的近40米。这些发现添加动力探索策略与根深蒂固的多年生牧草等工作,以确保188最新下载地址碳在深度。
那些冠军土壤碳对气候缓解经常看草原,涵盖世界上超过四分之一的土地。根据联合国粮食和农业组织,草原也世界上20%的土壤碳股票。这片土地退化,正如在美国大平原和墨西哥北部等地,非洲萨赫勒地区,和蒙古。
赛斯Itzkan——位于马塞诸塞州的创始人Planet-TECH同事咨询公司专门从事生态修复——提倡整体计划放牧(高压天然气),模型由津巴布韦野生动物生物学家艾伦美味。在这个实践,牲畜管理工具大规模的土地复垦,模仿野生反刍动物的放牧和放牧模式,与草原生态系统的协同进化。动物是搬不过度放牧时,植物,和放牧刺激土壤中生物活性。他们浪费增加了生育能力,当他们在一群践踏松动土壤、种子按,推下来死掉的植物,因此它可以受到土壤微生物。所有这一切产生土壤碳,植物碳、水潴留。好吃的高压天然气不需要说更多的土地——事实上它通常支持更大的动物密度,因此它可以应用在牲畜。
在澳大利亚,已经遭受极端高温和火灾,决策者正在认真构建和稳定土壤碳的程序。行动计划再生的澳大利亚概述了战略来恢复到3亿公顷(7.4亿英亩)。之前的核心目标是实现土壤碳水平通过引入更可持续的放牧,农业,和保水的实践。
藤拉尔说:“世界的土壤必须应对气候变化议程的一部分,以及食品和水的安全。我认为现在有一个土壤碳的一般认识,意识到植物生长土壤不只是一个媒介。”
