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植物通过光合作用将二氧化碳变成根、茎、叶，残枝落叶和根系产物又被埋入土壤，被转化为土壤有机质。这就是传统意义上的土壤碳汇。简单来说就是土壤可以通过植物从大气中吸收、转化、存储二氧化碳。不过，最近的研究表明，事实可能并没有这么简单。
这还要从土壤的复杂成分说起。一茶匙健康的土壤中含有的细菌、真菌和其他微生物比地球上的人类还多。而土壤腐殖质一直被认为是有机物料在腐殖化过程中所形成的一类复杂而又稳定的大分子有机物，重点在“稳定”二字。
可是，近年来的研究[1]显示，“现有证据不支持在土壤中可以形成大分子大小的持久性‘腐殖质’。” 在过去十年左右的时间里，大多数土壤科学家开始接受这种观点。是的，土壤千差万别，而且含有大量的碳。但这些碳并非被存储后就可以一劳永逸，不被分解。
“土壤的性质和特性，那些写在教科书上的东西，土壤有机碳积累理论已被证明大多是错误的……可是我们仍在照本宣科。”威斯康星大学麦迪逊分校的土壤研究员格雷格桑福德说。
这不仅会导致以土壤为基础的基于自然解决方案需要考虑更多因素，还会让此前的气候模型产生严重的偏差。研究表明，土壤碳储存能力对于气温变化高度敏感，这对热带雨林等重要碳库影响非常大[2]。此外，农业的固碳减排潜力也需要被推敲。
土壤有机碳库约占整个陆地生态系统的2/3，约为植物碳库的3倍，大气碳库的2倍。根据《第二次气候变化国家评估报告》中的数据，中国土壤碳库的储量约为1029.6亿吨。假如按照这个数据进行的碳信用计算有误的话，我们缓解气候变化的时间可能比我们想象中的要少许多。
农业方面，2015年联合国巴黎气候变化大会提出“千分之四”倡议，即将全球农业土壤的有机碳储量平均每年提高千分之四。欧盟等国也发布可持续农业法案，希望从土壤入手加速自然固碳过程。除去土壤退化，板结、酸化、盐渍化、养分失衡、侵蚀等等问题，我们还需要再详细考虑农业对于土壤碳储存能力的影响。
土壤科学研究人员近年来在不断研究如何让碳真正地，持续地被固定在土壤中。索尔克的团队提出了使用富含木栓质的植物在土壤中固碳的想法。2021年4月，美国建议向农民支付费用，让他们种植覆盖性作物，以此滋养土壤。（有证据表明，当覆盖作物的根系分解时，它们的一些碳会留在土壤中。）不过这些做法是否真的有效，还需要经过时间的考量。
（内容有参考：https://advances.sciencemag.org/content/7/21/eabd1343）
文/Stan 审/YJ
[1] Lehmann, J., Kleber, M. The contentious nature of soil organic matter. Nature 528, 60–68 (2015). https://doi.org/10.1038/nature16069
[2] Nottingham, A.T., Meir, P., Velasquez, E. et al. Soil carbon loss by experimental warming in a tropical forest. Nature 584, 234–237 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2566-4
研究人员在巴拿马雨林中人工加热土壤以模拟气候变化的长期影响时释放了多少二氧化碳。他们发现，温暖的土壤比对照地区释放的碳多 55%——比大多数气候模型预测的释放量大得多。
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