為了封存碳,讓作物剩菜腐爛?

玉米棒子和地上的葉子

研究發現,在土壤中腐爛的植物材料可以製成良好的堆肥,並在固碳方面發揮關鍵作用。

很長一段時間以來,農民和研究人員一直專注於如何將碳與土壤結合。 這樣做可以使糧食作物更有營養並提高產量。 然而,由於碳轉化為 CO2 當它進入大氣層時,捕獲碳具有顯著的氣候效益 土壤 以及。

固碳對於減少全球 CO2 排放。 太多的碳進入大氣層。 根據丹麥綠色智庫 CONCITO 的說法,如果我們不能減少最終進入大氣的碳量,我們將無法實現《巴黎協定》到 40 年將溫室氣體排放量減少 2030% 的目標。

有機質含有對作物生長很重要的碳和營養物質,包括氮和磷。 合成肥料很容易被植物根部吸收並很快流入地下水,而碳的循環較慢,可為植物提供更多養分。 此外,有機質中的碳可增強土壤通氣並幫助土壤保持水分,隨著更多微生物和真菌能夠在土壤中茁壯成長,從而增加了生物多樣性。

“土壤中死亡植物的碎片通常被認為是微生物和真菌的快餐。 但我們的研究表明,植物殘留物在土壤中形成和固碳方面的作用實際上比以前認為的更重要,”慕尼黑工業大學博士生、該論文的第一作者 Kristina Witzgall 解釋說。 自然通信.

過去,研究人員主要關注粘土等礦物表面的碳儲存。 然而,新的結果表明,植物殘留物本身俱有儲存碳的能力,而且儲存時間可能比想像的要長。 這是因為許多重要的過程直接發生在這些植物遺骸的表面上。

該研究的合著者、哥本哈根大學地球科學系副教授卡斯滕·穆勒 (Carsten Müller) 表示:“我們證明了農作物殘留物對於碳儲存絕對是核心,我們應該在未來以更加計算的方式使用它們自然資源管理。

要了解植物殘留物如何固碳,重要的是要知道植物組織已經包含植物通過光合作用從大氣中吸收的碳。 隨著植物物質腐爛,碳可以通過多種方式轉移到土壤中。

研究人員在實驗室模擬了植物殘留物的自然分解過程,以分析土壤如何儲存碳。 他們將玉米植物的碎片添加到來自德國南部田地的土壤中,將樣品封裝在圓柱體中,並將它們放置三個月。 然後他們分析了化學過程。

“我們的分析表明,植物殘留物與真菌相互作用時,在碳儲存中發揮著驚人的作用。 當真菌在植物碎片周圍拋灑它們的白色線條時,它們會將它們與土壤“粘合”在一起。 然後真菌消耗植物物質中的碳。 通過這樣做,它們將碳儲存在土壤中,”穆勒解釋道。

除了真菌,研究人員的分析還表明,土壤結構本身決定了可能的碳儲存量。

“當土壤被細菌和真菌的粘性粘成大塊硬塊時,植物殘留物就不會被細菌和真菌消耗掉,否則細菌和真菌會吃掉一些碳,然後將一些碳以二氧化碳的形式排放到大氣中,”維茨加爾說.

她接著說,雖然碳可以在土壤中儲存數周到 1,000 年,但通常的持續時間約為 50 年。

在改善農業用地方面,讓秸稈、殘茬和樹葉等作物殘留物腐爛的方法並非聞所未聞。 然而,根據這項新研究背後的研究人員的說法,應該更認真地對待將腐爛的植物作為儲存碳的工具,並將其視為一種需要擴展的策略。

“未來肥沃且氣候友好的農業用地應該使用作物殘留物作為固碳的一種方式。 我們還將進行實驗,將腐爛的植物物質更深地添加到土壤中,這將使碳儲存更長時間,”穆勒說。

如果我們努力為土壤中的碳封存創造更好的條件,我們每年可以儲存 0.8 到 1.5 吉噸的碳。 相比之下,世界人口在過去 4.9 年中每年排放 10 吉噸的碳。

總而言之,研究人員的發現可用於了解作物殘留物在未來碳儲存中的重要作用和前景。 然而,維茨加爾接著說,需要採取各種舉措來增加碳固存,例如可以吸收大氣碳的作物和恢復失去的森林。

資源: 哥本哈根大學

關於作者

艾達·埃里克森 哥本哈根大學

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