土壤碳匯是削減碳排放，實現(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，土壤碳庫是森林和其他植被碳庫的5倍，是大氣碳庫的3倍。土壤碳庫中60%的碳以有機質(zhì)的形式存在于土壤之中，巨大的土壤碳貯存量對大氣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)土壤碳庫受人為活動影響最大，且在較短的時間尺度上可以調(diào)節(jié)。因此，農(nóng)業(yè)土壤的有機碳儲量及其固碳能力是評估減緩氣候變化和固碳減排潛力的重要依據(jù)。聯(lián)合國糧農(nóng)組織發(fā)布的《2016年糧食及農(nóng)業(yè)狀況》指出，全球約21%的溫室氣體來自農(nóng)業(yè)排放，主要來自種植業(yè)如農(nóng)田施肥、秸稈焚燒、水稻生產(chǎn)、有機肥和化肥生產(chǎn)等，以及畜牧業(yè)如牛等反芻動物的腸胃發(fā)酵。農(nóng)業(yè)已成為目前各國應(yīng)對、減緩和適應(yīng)氣候變化的重要領(lǐng)域之一。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)明確指出，農(nóng)業(yè)近90％的減排份額可以通過土壤固碳減排實現(xiàn)。2015年聯(lián)合國巴黎氣候變化大會提出“千分之四”倡議，即將全球農(nóng)業(yè)土壤的有機碳儲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。農(nóng)業(yè)土壤固碳也是《京都議定書》認可的有效減排途徑，擁有巨大的固碳潛力。

　　農(nóng)業(yè)土壤的有機碳還與土壤肥力和作物產(chǎn)量有密切關(guān)系。隨著20世紀中期以來農(nóng)業(yè)工業(yè)化的快速擴張，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)田土壤嚴重退化，板結(jié)、酸化、鹽漬化、養(yǎng)分失衡、侵蝕等問題突出。全球33%的土壤已經(jīng)出現(xiàn)嚴重退化，若不采取任何措施，預(yù)計到2050年退化土壤的比例將高達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，而且加速土壤碳庫的消耗，造成大多數(shù)農(nóng)田土壤30%-75%的有機碳損失。同時，退化土壤有機質(zhì)含量低，土壤團聚體結(jié)構(gòu)遭到破壞，在應(yīng)對極端旱災(zāi)和澇災(zāi)等氣候災(zāi)害時更為敏感，易發(fā)生風蝕和水蝕，土壤有機碳更易降解或流失。在退化的土地上，每公頃土壤有機碳增加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。

　　為了增加土壤有機碳儲量，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)田有機肥的施用。有機肥施用是增加土壤有機碳最有力的驅(qū)動因素，能顯著增強土壤有機碳的儲存能力。一方面，施用有機肥后作物根系會更發(fā)達，在微生物的作用下能固定更多空氣中的碳，且土壤團聚體穩(wěn)定性顯著增強，可以減少碳的損失。另一方面，施用有機肥可以提高土壤有機質(zhì)含量。土壤有機質(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)可以長期儲存碳。有機肥的類型、用量、配施等都會影響土壤固碳效果。研究表明，長期施用有機肥可顯著提高雙季稻田碳匯效應(yīng)與經(jīng)濟效益,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)濟效益較單施綠肥紫云英優(yōu)勢明顯。在堆肥過程中僅接種少量真菌就能促進土壤碳的大量儲存，改善土壤健康。有機無機肥配施可以增加土壤有機碳的積累。有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)土壤有機碳量比常規(guī)系統(tǒng)高18%-21%，在前15年時土壤碳存儲速率最高。

　　大力推廣保護性耕作。相比自然植被，農(nóng)田種植導(dǎo)致土壤有機碳含量顯著降低51.7%-58.1%，農(nóng)田土壤表層20厘米的有機碳儲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)定顆粒有機質(zhì)的周轉(zhuǎn)，減少了穩(wěn)定性有機碳組分的形成，從而導(dǎo)致土壤有機碳庫明顯下降。農(nóng)田土壤翻耕破壞土壤團聚體結(jié)構(gòu)、增加有機質(zhì)分解，風和水的侵蝕增強，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，即使采用保護性耕作機具，CO2損失量也達到免耕的4.3倍。在過去的120年中，集約耕作造成30%-50%的碳流失。最小化土壤擾動、持續(xù)作物殘茬覆蓋是保護性農(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，增加土壤有機碳。在秸稈還田的基礎(chǔ)上，免耕會顯著提高表層土壤有機碳含量。

　　開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、化肥等化學品控制雜草、病蟲害和提供肥力，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)田抗病蟲害能力增強，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)建土壤碳庫中具有重要作用，是土壤碳儲存的關(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形成的，長期的碳儲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)濟作物輪作和種植覆蓋作物使土壤持續(xù)覆蓋，可為細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)境科學研究所