土壤碳匯是削減碳排放，實(shí)現(xiàn)碳中和，緩解全球氣候變化的重要路徑。在全球碳循環(huán)中，土壤碳庫(kù)是森林和其他植被碳庫(kù)的5倍，是大氣碳庫(kù)的3倍。土壤碳庫(kù)中60%的碳以有機(jī)質(zhì)的形式存在于土壤之中，巨大的土壤碳貯存量對(duì)大氣CO2的水平產(chǎn)生重要的影響。

　　耕地占地球表面積的1/3，農(nóng)業(yè)土壤碳庫(kù)受人為活動(dòng)影響最大，且在較短的時(shí)間尺度上可以調(diào)節(jié)。因此，農(nóng)業(yè)土壤的有機(jī)碳儲(chǔ)量及其固碳能力是評(píng)估減緩氣候變化和固碳減排潛力的重要依據(jù)。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織發(fā)布的《2016年糧食及農(nóng)業(yè)狀況》指出，全球約21%的溫室氣體來(lái)自農(nóng)業(yè)排放，主要來(lái)自種植業(yè)如農(nóng)田施肥、秸稈焚燒、水稻生產(chǎn)、有機(jī)肥和化肥生產(chǎn)等，以及畜牧業(yè)如牛等反芻動(dòng)物的腸胃發(fā)酵。農(nóng)業(yè)已成為目前各國(guó)應(yīng)對(duì)、減緩和適應(yīng)氣候變化的重要領(lǐng)域之一。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)明確指出，農(nóng)業(yè)近90％的減排份額可以通過(guò)土壤固碳減排實(shí)現(xiàn)。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四，20年內(nèi)可扭轉(zhuǎn)氣候變化趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)土壤固碳也是《京都議定書(shū)》認(rèn)可的有效減排途徑，擁有巨大的固碳潛力。

　　農(nóng)業(yè)土壤的有機(jī)碳還與土壤肥力和作物產(chǎn)量有密切關(guān)系。隨著20世紀(jì)中期以來(lái)農(nóng)業(yè)工業(yè)化的快速擴(kuò)張，農(nóng)藥、化肥的大量施用，集約化生產(chǎn)、單一種植等單純追求產(chǎn)量的常規(guī)農(nóng)業(yè)措施導(dǎo)致農(nóng)田土壤嚴(yán)重退化，板結(jié)、酸化、鹽漬化、養(yǎng)分失衡、侵蝕等問(wèn)題突出。全球33%的土壤已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重退化，若不采取任何措施，預(yù)計(jì)到2050年退化土壤的比例將高達(dá)90%。全世界土壤侵蝕每年導(dǎo)致250億噸-400億噸表土流失。退化土壤生產(chǎn)力顯著下降，不僅降低土壤吸收碳的能力，而且加速土壤碳庫(kù)的消耗，造成大多數(shù)農(nóng)田土壤30%-75%的有機(jī)碳損失。同時(shí)，退化土壤有機(jī)質(zhì)含量低，土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)遭到破壞，在應(yīng)對(duì)極端旱災(zāi)和澇災(zāi)等氣候?yàn)?zāi)害時(shí)更為敏感，易發(fā)生風(fēng)蝕和水蝕，土壤有機(jī)碳更易降解或流失。在退化的土地上，每公頃土壤有機(jī)碳增加1噸，小麥產(chǎn)量可增加20公斤-40公斤，玉米產(chǎn)量增加10公斤-20公斤。

　　為了增加土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，提升土壤肥力，減緩溫室氣體排放，筆者建議采取以下措施：

　　提倡農(nóng)田有機(jī)肥的施用。有機(jī)肥施用是增加土壤有機(jī)碳最有力的驅(qū)動(dòng)因素，能顯著增強(qiáng)土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)存能力。一方面，施用有機(jī)肥后作物根系會(huì)更發(fā)達(dá)，在微生物的作用下能固定更多空氣中的碳，且土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，可以減少碳的損失。另一方面，施用有機(jī)肥可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。土壤有機(jī)質(zhì)既有易被微生物利用的不穩(wěn)定態(tài)，又包括與土壤健康密切相關(guān)的穩(wěn)定態(tài)腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存碳。有機(jī)肥的類(lèi)型、用量、配施等都會(huì)影響土壤固碳效果。研究表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可顯著提高雙季稻田碳匯效應(yīng)與經(jīng)濟(jì)效益,綠肥紫云英與豬糞和秸稈配施，稻田生態(tài)系統(tǒng)碳匯效益與經(jīng)濟(jì)效益較單施綠肥紫云英優(yōu)勢(shì)明顯。在堆肥過(guò)程中僅接種少量真菌就能促進(jìn)土壤碳的大量?jī)?chǔ)存，改善土壤健康。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可以增加土壤有機(jī)碳的積累。有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳量比常規(guī)系統(tǒng)高18%-21%，在前15年時(shí)土壤碳存儲(chǔ)速率最高。

　　大力推廣保護(hù)性耕作。相比自然植被，農(nóng)田種植導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量顯著降低51.7%-58.1%，農(nóng)田土壤表層20厘米的有機(jī)碳儲(chǔ)量較林地和草地分別降低51.6%和44.8%，這是由于農(nóng)業(yè)耕作顯著加速了不穩(wěn)定顆粒有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)，減少了穩(wěn)定性有機(jī)碳組分的形成，從而導(dǎo)致土壤有機(jī)碳庫(kù)明顯下降。農(nóng)田土壤翻耕破壞土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)、增加有機(jī)質(zhì)分解，風(fēng)和水的侵蝕增強(qiáng)，導(dǎo)致暴露和侵蝕的土壤中的碳作為溫室氣體排放。犁耕的CO2損失量是免耕的13.8倍，即使采用保護(hù)性耕作機(jī)具，CO2損失量也達(dá)到免耕的4.3倍。在過(guò)去的120年中，集約耕作造成30%-50%的碳流失。最小化土壤擾動(dòng)、持續(xù)作物殘茬覆蓋是保護(hù)性農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵做法。因此，從常規(guī)深耕轉(zhuǎn)向少耕或免耕可改善土壤結(jié)構(gòu)、減少CO2排放，增加土壤有機(jī)碳。在秸稈還田的基礎(chǔ)上，免耕會(huì)顯著提高表層土壤有機(jī)碳含量。

　　開(kāi)展作物輪作與種植覆蓋作物。單一種植方式的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系在抗病蟲(chóng)害、土壤肥力提升等方面表現(xiàn)較差，需要投入農(nóng)藥、化肥等化學(xué)品控制雜草、病蟲(chóng)害和提供肥力，導(dǎo)致土壤生物的消亡，土壤碳損失加劇。而作物輪作、多樣化的種植結(jié)構(gòu)不僅可使農(nóng)田抗病蟲(chóng)害能力增強(qiáng)，土壤肥力提升、養(yǎng)分均衡，而且土壤生物多樣性增加，有助于土壤固碳。有研究指出，土壤微生物在構(gòu)建土壤碳庫(kù)中具有重要作用，是土壤碳儲(chǔ)存的關(guān)鍵因子，土壤中穩(wěn)定態(tài)碳主要是死亡生物與礦物結(jié)合后經(jīng)分解所產(chǎn)生的微生物碳被固定下來(lái)形成的，長(zhǎng)期的碳儲(chǔ)存與微生物碳的固定有關(guān)，其主要發(fā)生在粒徑30微米-150微米的土壤孔隙，多樣化種植下的根系更易產(chǎn)生這種孔隙。經(jīng)濟(jì)作物輪作和種植覆蓋作物使土壤持續(xù)覆蓋，可為細(xì)菌和真菌提供可利用能量和宿主根系，增加土壤微生物量和土壤碳。

　　作者單位：生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所