土壤与气候变化、生物多样性和粮食安全

地下水环境网 2021-05-12

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——地下水环境网（groundwater_Z）

© Drew Kelly

土壤是生命赖以生存的重要基础。作为地球上最具多样性的栖息地之一和最大的碳库之一，健康的土壤对粮食生产、清洁和充足的供水以及稳定的气候至关重要。当前，地球正面临着两大危机——气候变化和生物多样性丧失，但粮食危机的警钟也在敲响。在保护土地和水域的同时，如何满足日益增长的粮食需求？答案也许就在我们脚下——健康的土壤。

土壤是繁荣的自然和农业生态系统的起点。我们选择土壤管理的方式，不仅影响我们所生产食物的数量和质量，还会影响我们是否会加剧或减缓气候变化，以及陆地和水生生态系统的健康。要满足不断增长的粮食需求、维持全球健康、消除贫困并战胜气候变化，土壤是我们的希望所在。

增加土壤中的碳汇是减缓气候变化的一种有效手段，并提供诸如增强粮食生产能力等好处。土壤碳占基于自然的气候解决方案总潜力的四分之一——具体来说，土壤碳占森林减排潜力的9％、湿地的72％、农业和草地的47%^[1]。此外，在土壤中固碳可以防止进一步的碳排放，移除大气中的二氧化碳，为农民提供生态系统服务。

[1] Bossio, D.A., Cook-Patton, S.C., Ellis, P.W. et al. The role of soil carbon in natural climate solutions. Nat Sustain 3, 391–398 (2020).

视频：关注土壤健康

公共和私营机构的领导者在考虑如何满足不断增长的人口所带来的粮食增长需求时，需要有效的工具来促进对话、提升目标与效率并设计出适用于当地的解决方案。

Soils Revealed

Soils Revealed：展示土壤碳潜力的绘图平台 | © Vizzualit

Soils Revealed是一个促进理解、讨论、确立目标和投资土壤碳保护与恢复的新平台。决策者可以利用Soils Revealed来观察土壤碳的潜力，以下有一些关键的方法。

注意：土壤不是静态的

长期以来，大多数人将土壤视为一种静态资源，因此错过了充分利用土壤有机碳潜力的机会。我们的新平台Soils Revealed揭示了土壤被封存的碳储量随时间的变化情况，这在土壤科学研究中还属首次。用户可以在界面上的历史场景、近期场景和未来场景之间切换，以可视化3种不同时间序列的数据集。

更重要的是，Soils Revealed为我们提供了一个窗口，我们可以借此了解今天对土地管理所做的不同决定将如何影响未来。例如，下面的地图显示，即使是按常规经营的“没有森林转化的土地退化”路径（左），也可能在不久的将来导致碳储量损失。据估计，仅在美国，继续进行传统作物管理将导致未来20年内额外损失35.4亿吨碳，相当于该国2018年总排放量的2.5倍，并将错失气候行动的机会，无论是对于大自然还是人类自己。

Soils Revealed为我们提供了一个窗口，我们可以借此了解今天对土地管理所做的不同决定将如何影响未来。左图显示了如果继续目前的土地退化趋势，未来的土壤碳变化情况。右图则显示了如果我们把重点放在再生农业实践上，未来土壤碳变化的可能性。| © Vizzuality

但替代方案和更美好的未来图景同样清晰。在上面（右）和下面的地图中，我们看到，改进后的农田管理措施（包括覆盖作物和免耕少耕等基本的再生农业实践）显示为青色阴影，代表了2038年土壤有机碳储量的丰富潜力。

此图揭示了2038年美国土壤有机碳储量潜力 | © Vizzuality

如何管理我们的土壤

确定特定区域最佳保护方法的一个关键是：观察土地利用方式如何改变了土壤碳储量。在了解到过去不佳的土地管理方式是如何造成土壤碳流失的之后，我们可以想象重建这种资源的机会。

许多研究估计，如果管理得当，目前全球农田和牧场的土壤固碳总体技术潜力约为每年20—50亿吨二氧化碳。从上限值来看，这相当于美国、印度尼西亚、巴西、德国和南非的国家自主贡献（NDC）之和。

土壤碳储量随时间而变化，通过了解过去不佳的土地管理如何导致土壤碳流失，我们可以想象重建这种资源的机会 | © Vizzuality

以美国中西部、欧洲、印度和中国为例，这些地区农田面积很大。在这些地区，实施再生农业不仅可以将碳储存在土壤中，还可以帮助清洁水源，使农业更具弹性，提高农民的收入。

在蒙古，通过与社区合作更好地管理牧场，可以在大面积土壤中储存碳 | © Edward Game/TNC

在肯尼亚和蒙古等国，通过与社区合作更好地管理牧场，可以在大面积土壤中储存碳，维持当地生计，保护生物多样性，同时有助于缓解气候变化。而在哥伦比亚，农民们用豆科牧草和树木等来改善牧场，这不仅有助于拯救森林，而且还提高了土地的生产力。

在哥伦比亚梅塔，埃迪尔森·奥尔蒂斯·阿兰戈在森林系统中饲养了16头牛 | © Juan Arredondo

在一些地方，通过发展农业来保护已经存在于土壤中的碳，这对气候和生物多样性同样重要。例如，在美国蒙大拿州和达科他州，通过不翻草地种植农作物，可以保护当地的植物和鸟类，同时支持了牧场主的生计。

决策者可以加速我们亟需的粮食系统变革，上述这些为粮食生产者提供的可持续替代方案，同样是决策者的机会。有了Soils Revealed 这一工具，决策者现在可以在把注意力集中在他们所在地区最具潜力的地点，支持鼓励健康土壤的政策——不论是为了缓解气候变化，还是为了更具韧性的农场。

描绘土壤有机碳监测的未来

在阿根廷，我们正在描绘土壤碳监测的未来。有史以来，一种建模方法首次将实时的现场测量与先进的机器学习结合起来，创建基于地面数据的时间序列地图，这是Soils Revealed的合作伙伴和阿根廷国家农业技术研究所（INTA）为Soils Revealed平台测试的方法。大量数据表明，在过去20年里，布宜诺斯艾利斯和恩特雷里奥斯的农业区流失了阿根廷全国范围内最多的土壤碳，因此，潜在收益也最大。

有史以来，第一次有一种建模方法将实时现场测量与先进的机器学习结合起来，创建基于地面数据的时间序列地图 | © Vizzuality

尽管仍处于早期阶段，但随着数据量的增加，运用现场观测和高级机器学习的时间序列建模将变得越来越有用。目前，我们正在邀请新的数据合作伙伴，以推动这一新方法2021年在全球推广。

前景广阔

当你将视线转向脚下时，会看到很多东西。这里有一个要点：在全球范围内，存在于土壤中的碳比所有植被和大气中碳的总和还要多。这意味着，土壤中有机碳即使只有少量增加，也可以对碳移除做出很大贡献。

我们的目标是，帮助各地区的决策者了解历史损失对其管理范围的影响、可视化土壤碳汇变化的预测，以选择可持续管理或恢复的路径。

例如，企业可以承诺减少供应链中的碳排放，并通过碳封存补偿历史排放。投资者可以支持土壤碳项目，帮助发展和加快市场行动。事实上，在认识到土壤的价值之后，私营机构可以为自身收益和地球未来创造双赢的局面。

相比之下，在利用土壤的价值方面，政府能发挥最大的作用。通过更好地了解本地的土壤碳储量潜力，政策主导者可以制定出宏伟目标来维持和增加土壤碳储量。使用Soils Revealed平台可以帮助各国政府通过政策工具实现以上目标，比如，调整农业补贴、通过监管建立稳定的碳市场等。

再生农业的投资机会越来越多 | © Nick Hall

可持续的土壤管理方法有很多种。即使只是利用地图上显示的技术潜力中的一小部分，也需要公私机构携手努力，而农业正可以提供这种连接点。

土壤碳并非灵丹妙药，做出改变也并非易事，但可能性是存在的。事实上，对于我们面临的危机没有万能药，只有能够帮助我们加快行动的解决方案。在土壤科学家们意识到土壤有机碳的诸多好处时，我们的社会可以在此基础上开始建立一个更可持续的粮食体系——也许，是时候可以开始感受到脚下土地的真正价值了。

END

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