为了封存碳,让作物剩菜腐烂?

玉米棒子和地上的叶子

研究发现,在土壤中腐烂的植物材料可以制成良好的堆肥,并在固碳方面发挥关键作用。

很长一段时间以来,农民和研究人员一直专注于如何将碳与土壤结合。 这样做可以使粮食作物更有营养并提高产量。 然而,由于碳转化为 CO2 当它进入大气层时,捕获碳具有显着的气候效益 土壤 以及。

固碳对于减少全球 CO2 排放。 太多的碳进入大气。 根据丹麦绿色智库 CONCITO 的说法,如果我们不能减少最终进入大气的碳量,我们将无法实现《巴黎协定》到 40 年将温室气体排放量减少 2030% 的目标。

有机质含有对作物生长很重要的碳和营养物质,包括氮和磷。 合成肥料很容易被植物根部吸收并很快流入地下水,而碳的循环较慢,可为植物提供更多养分。 此外,有机质中的碳可增强土壤通气并帮助土壤保持水分,随着更多微生物和真菌能够在土壤中茁壮成长,从而增加了生物多样性。

“土壤中死亡植物的碎片通常被认为是微生物和真菌的快餐。 但我们的研究表明,植物残留物在土壤中形成和固碳方面的作用实际上比以前认为的更重要,”慕尼黑工业大学博士生、该论文的第一作者 Kristina Witzgall 解释说。 自然通讯.

过去,研究人员主要关注粘土等矿物表面的碳储存。 然而,新的结果表明,植物残留物本身具有储存碳的能力,而且储存时间可能比想象的要长。 这是因为许多重要的过程直接发生在这些植物遗骸的表面上。

该研究的合著者、哥本哈根大学地球科学系副教授卡斯滕·穆勒 (Carsten Müller) 表示:“我们证明,农作物残留物对于碳储存绝对是至关重要的,我们应该在未来以更加计算的方式使用它们。”自然资源管理。

要了解植物残留物如何固碳,重要的是要知道植物组织已经包含植物通过光合作用从大气中吸收的碳。 随着植物物质腐烂,碳可以通过多种方式转移到土壤中。

研究人员在实验室模拟了植物残留物的自然分解过程,以分析土壤如何储存碳。 他们将玉米植物的碎片添加到来自德国南部田地的土壤中,将样品封装在圆柱体中,并将​​它们放置三个月。 然后他们分析了化学过程。

“我们的分析表明,植物残留物与真菌相互作用时,在碳储存中发挥着惊人的作用。 当真菌在植物碎片周围抛洒它们的白色线条时,它们会将它们与土壤“粘合”在一起。 然后真菌消耗植物物质中的碳。 通过这样做,它们将碳储存在土壤中,”Müller 解释说。

除了真菌,研究人员的分析还表明,土壤结构本身决定了可能的碳储存量。

“当土壤被细菌和真菌的粘性粘成大块硬块时,植物残留物就不会被细菌和真菌消耗掉,否则细菌和真菌会吃掉一些碳,然后将一些碳以二氧化碳的形式排放到大气中,”维茨加尔说.

她接着说,虽然碳可以在土壤中储存数周到 1,000 年,但通常的持续时间约为 50 年。

在改善农业用地方面,让秸秆、茬和叶子等作物残留物腐烂的方法并非闻所未闻。 然而,根据这项新研究背后的研究人员的说法,应该更认真地对待将腐烂的植物作为储存碳的工具,并将其视为一种需要扩展的策略。

“未来肥沃且气候友好的农业用地应该使用作物残留物作为固碳的一种方式。 我们还将进行实验,将腐烂的植物物质更深地添加到土壤中,这将使碳储存更长时间,”穆勒说。

如果我们努力为土壤中的碳封存创造更好的条件,我们每年可以储存 0.8 到 1.5 吉吨的碳。 相比之下,世界人口在过去 4.9 年中每年排放 10 吉吨的碳。

总而言之,研究人员的发现可用于了解作物残留物在未来碳储存中的重要作用和前景。 然而,维茨加尔接着说,需要采取各种举措来增加碳固存,例如可以吸收大气碳的作物和恢复失去的森林。

来源: 哥本哈根大学

关于作者

艾达·埃里克森 哥本哈根大学

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