土壤在全球气候变化调节中发挥着什么样的作用？

近日，联合国粮食及农业组织（下称“粮农组织”）发布了首份《全球草原土壤碳评估报告》。报告显示，改善草原（即地面覆盖草本植物，尤其是用于放牧的大面积区域）管理可以提高土壤的碳汇能力，并帮助各国实现其气候目标。该报告旨在阐明草原系统中土壤碳存量的状况及其封存土壤碳的潜力。

《巴黎协定》（2016年签署的气候变化协定）确定了全球平均气温较工业化前水平升高幅度控制在2摄氏度之内的目标，并提出为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力。研究显示，目前全球气候平均气温已经比工业化前水平升高大约1摄氏度。

国际能源署（IEA）在《2022年世界能源展望》中提到，与2020年相比，2021年能源相关的二氧化碳排放量增长了6%（即20亿吨以上），达到363亿吨。这使得2021年超过2010年，成为有史以来与能源相关的二氧化碳排放量同比增长最多的一年。

为履行《巴黎协定》，碳中和已成为国际社会共识，包括中国在内的全球多国也相继给出实现碳中和的时间表。

草原土壤“碳容器”

报告开篇介绍道，草原生态系统碳库主要包括植被碳库和土壤碳库两部分；草原的碳储存主要分布在土壤碳库。草原生态系统通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，并以有机碳（SOC）的形式将碳固定在草原植物体内和草原土壤中，从而形成草原生态系统的“碳容器”。草原系统所包含的土壤有机碳约占世界总量的20%，是陆地上仅次于森林的第二大碳库。

土壤既是二氧化碳排放的来源，也可作为碳汇的载体。土壤一旦遭到破坏，其储存的大量碳将重新回到大气中，加剧温室效应和全球变暖。比如，密集放牧、农业活动和其他土地使用等人类活动已导致许多草原受损。

报告评估了2010年半天然和人工管理草原的土壤有机碳存量基线，即土壤中可测量的碳含量，以重量百分比“克碳/公斤土壤”为单位，并对其封存土壤有机碳的潜力进行估算。

据估计，2010年全球30厘米深的草原土壤中每年吸收63.6兆吨碳。其中，未改善的土壤系统中碳储量（33.8兆吨）略高于改善后的土壤系统（29.8兆吨）。在应用加强土壤有机碳封存的管理做法20年后，上述深度层中的土壤有机碳含量增加0.3%，即每年可实现0.3吨碳/公顷的封存量。

目前，世界上大多数的草原碳吸收量大于排放量，这意味着这些草原系统处于稳定状态或维护良好。比如，在未经改善或有效管理的草原，俄罗斯拥有全球最高的有机碳存量（约8兆吨）；南亚与东欧地区的土壤有机碳存量不足1兆吨；在有效管理的草原系统中，中南美洲的有机碳存量最高，约在5兆~6兆吨；东欧位居末尾。

在衡量草原土壤碳汇能力方面，报告将草原土壤碳总输入量与估值之间的比值称为碳平衡（Carbon balance）。目前，报告得出的平均值是1.1，也就是超过1.1的地区在草原土壤碳汇方面处于平衡状态，低于1.1相当于欠平衡。报告认为，东亚、中美洲和南美洲以及赤道以南非洲草原的碳平衡状况不佳，意味着人为压力因素和气候条件叠加可能导致该地区的碳储量正在下降。

粮农组织畜牧生产及动物卫生司长天信（Thanawat Tiensin）表示：“我们需要深入了解草原对粮食安全、保护生物多样性和缓解气候变化的积极意义，关键就在于评估草原系统的现状及其土壤碳封存的潜力。”

他进一步指出：“这份报告全面分析了全世界草原土壤的碳储量状况和碳补偿潜力，也可以作为未来工作的基准，通过可持续的放牧管理提高土壤碳封存水平。”

土壤有机碳目标或可纳入“国家自主贡献”

有哪些办法能改善土壤的碳汇能力？

报告认为，通过促进植物生长，捕集土壤中的碳，以及保存半天然（非人工管理的）草原等高有机土壤中的碳，可以逆转这一趋势。同时，在放牧方面，轮流或者有计划、适应性的畜牧管理措施，也可改善土壤的碳汇能力。

以非洲为例，报告研究探讨了其他改善土壤有机碳存量的可能措施。目前，肯尼亚和乌干达的4万多名小农在园中栽种朱缨花树，以提高牛奶产量并改善奶牛健康。这些树木在保护土壤、养分循环和养分保留方面卓有成效，但人们对其在土壤中固碳的潜力却知之甚少。

报告研究显示，此类草料园可促使土壤碳每年增加0.03吨碳/公顷。

该报告还探讨了放牧系统集约化的不同方案，以应对不断增长的畜牧产品需求和土地竞争。这些方案包括通过管理放牧时所消耗的植物生物质来提高植物根系和残茬的碳输入，或通过改良物种、灌溉和施肥来提高草料产量。联合国粮农组织强调，动物源性食品和家畜饲养对营养、健康、生计和福祉有诸多贡献，同时我们迫切需要减少温室气体排放以应对同样威胁粮食安全的气候危机，两者需要平衡兼顾。

尽管通过有效、全面的管理可以提高土壤碳汇能力，但报告指出，在实践中遇到的挑战不少。比如，农民缺乏改善管理做法的动力；监测土壤有机碳存量和变化量面临准确性的困难，这也是土壤有机碳未被纳入“国家自主贡献”（NDCs）的主要原因。“国家自主贡献”是指各方根据自身情况确定应对气候变化行动的目标，是《巴黎协定》的重要组成部分，各国根据自身情况每5年更新一次。

因此，联合国粮农组织认为，这份报告的成果可为将土壤有机碳目标纳入“国家自主贡献”提供支撑，以提高透明度，跟踪和比较各国土壤相关政策的进展。根据国际能源署提供的数据，已批准《巴黎协定》的国家中约有40%更新了“国家自主贡献”，净零承诺涵盖了全球约79%的二氧化碳排放量。

此外，报告作者还强调，全球土壤碳储量的估算仍存在较大不确定性，迫切需要改进与土壤、动物和植被特性及其碳交换相关的地理统计学方法和数据准确性。“报告提供的土壤有机碳储量水平可为未来工作设定基线，以在国家和农场层面探索畜牧管理对土壤碳的影响。然而本地数据集至关重要，代表性不足的地区（例如非洲）的数据集尤其关键。此外还要探索现有数据集之间的差异情况。”