土壤碳-从田地到市场手机版ios伟德客户端

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概述

土壤是陆地表面最大的有机碳库，多年来被耕作和其他做法干扰的农业土壤向大气中流失了碳。然而，这一历史损失意味着，通过采取减少土壤扰动和增加有机物碳的做法，有很大的机会增加农业土壤中的土壤有机碳(SOC)。这些做法包括保护性耕作、多种轮作、残茬保留和覆盖作物(Paustian等，2016年)。近年来，许多私营部门已经开始探索潜在的SOC封存，作为实现公司和行业减缓气候变化目标的一种策略。

土壤中的碳积累很难测量，因为它是在很长一段时间内缓慢发生的，并不遵循线性趋势。虽然农场管理变革后碳的最初增长可能很快，但随着时间的推移，这一速度将放缓，因为土壤系统开始接近新的生态系统平衡或稳定状态(Paustian et al.， 2016)。例如，在从常规耕作转向连续免耕制度后，一个农田可能在15-20年后接近一个新的平衡，5-10年间的固地率最大(West and Post, 2003)。测量土壤固碳量是复杂的;在地下发生着重要的动态，在直接观测范围之外。例如，研究表明，免耕后土壤上层有机碳的增加与下层有机碳的减少相对应。实际上，减少耕作会重新分配土壤剖面中的碳(Blanco-Canqui和Lal, 2008)。这一动态归因于向免耕的转变减少了作物残茬和根系物质进入土壤(Baker et al.， 2007)。无论气候缓解效益如何，SOC都是一个重要的可持续性指标，作为土壤健康的衡量标准，支持许多对农业生产至关重要的功能和生态系统服务(Lal, 2016)。

手机版ios伟德客户端“从田地到市场”的目标包括认识到土壤碳对减缓气候变化和改善土壤健康和农业土地对极端气候事件的抵御能力的至关重要性。为了将土壤碳纳入“从田地到市场”计划，我们采用了两种田地级评估工具，为农手机版ios伟德客户端民提供土壤健康状况的年度概览，并评估通过采取保护措施增加土壤有机碳的潜力。

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第一节:

手机版ios伟德客户端领域市场
土壤碳指标

Fieldprint平台中的主要土壤碳指标是土壤调节指数(SCI)，这是美国农业部NRCS开发的一个保护规划工具，旨在为用户提供指导，说明由于实践采用和变化导致的土壤碳可能的方向变化。SCI主要由土壤有机质(SOM)、田间作业和侵蚀三个部分组成。SOM含有约58%的碳，因此SCI提供了土壤是增加碳还是减少碳的指示。SCI是根据修订的通用土壤流失方程2 (RUSLE2)计算的，是一个无单位的、相对的和特定于作物的度量，输出范围为-1到+1。非常小的值(- 0.05到+0.05)表示指标水平，土壤有机质(SOM)在两个方向上的变化几乎没有信心或没有信心。SCI值越接近零，表明土壤碳变化的可信度越高;因此，接近+1.0的值越高，表明土壤有机碳增加的可信度越高，接近-1.0的值越低，表明土壤碳减少的可信度越高。SCI的优点是它使用起来相对简单，只需要一年的农场操作信息就可以应用。注意，这种方法只捕捉土壤表层土壤碳的动态。

手机版ios伟德客户端从田地到市场还集成了第二个comet计划，作为可选的场景计划，以评估近期或计划中的实践变化可能如何影响土壤中的碳(Swan等人，2020年)。这一功能允许生产者和他们的顾问快速和简单地估计各种保护措施可能在他们的土地上封存的碳的数量。这些工具一起提供了对土壤健康的高水平评估，并为了解生产者和农场在致力于市场进入的广泛测试和建模要求之前与私营部门碳市场接触的潜在利益提供了起点。

第二节:

国家的趋势
1990 - 2015年土壤碳

考虑到上述土壤有机碳测量的复杂性，了解美国农业土壤的有机碳含量随时间的变化需要应用复杂的模拟模型。作为《联合国气候变化框架公约》的缔约国，美国每年编制所有温室气体排放源和汇的清单(美国环保局，2021a)，包括来自农业的排放。为了支持这一报告，美国农业部发布了一份四年一度的温室气体清单，重点关注农业、林业和土地利用变化，其中包含了农业用地所有温室气体源和汇的详细国家和州级模型。美国农业部最新的农业和林业温室气体清单评估了1990年至2015年的这些变化(美国农业部，2021年)，并提供了美国农田有机碳变化的最全面估计。在这里，我们研究了在有机质含量低的矿质土壤上种植的主要作物系统的结果。值得注意的是，有机土壤虽然在美国面积很小，但在种植时很容易受到土壤碳流失的影响。

美国农业部使用一种名为DayCent的模拟模型，利用土地管理、天气条件、土壤特征和土地使用历史的详细数据来估算土壤碳。该模型对40万个国家资源清单(NRI)调查点进行了建模，这些调查点代表了美国所有非联邦土地的土地使用和管理实践的统计抽样。DayCent通过模拟土壤中发生的关键过程来模拟植物-土壤养分循环，包括植物生长、衰老、死亡植物物质的分解和其他有机物以及氮矿化(DelGrosso et al.， 2001b;a).由于模拟运行了多年，它们考虑了整个作物轮作，因此结果可用于整个种植系统，而不仅仅是单个作物。根据NRI调查数据确定的5年轮作，分析确定了10种主要的种植制度。六种种植制度包含本报告所考虑的商品作物的结果。

行作物:玉米、大豆和/或高粱五年至少三年;
小颗粒:大麦、小麦和/或燕麦至少三年或五年;
低残留作物:棉花、马铃薯、甜菜、干豆、洋葱和/或番茄至少5年3年;
干草(豆科):连续五年种植豆科牧草;
淹没了大米:至少有三年或五年的水旱水稻产量;
其他:在其他任何定义中都没有三年或五年的农业用地。包含多种作物和不同的轮作。

在我们的讨论中，还包括列入保护储备计划(CRP)的土地的土壤碳变化。这片土地已被认定为环境敏感区，远离活跃的作物生产，通常种植为草地或其他多年生植被。

第三节:

不同种植制度土壤碳的变化趋势

这里给出的结果来自美国农业部的分析(USDA, 2021)，代表了在特定种植系统(如上定义)下美国所有土地的SOC存量在一年内的变化。结果以百万公吨二氧化碳当量(MMT CO .)为单位显示₂e).我们将土壤中的碳封存(增加)显示为正的储量变化，而将土壤中的碳排放(损失)显示为负的储量变化。

总体而言，在这里考虑的六种种植制度下积极管理的土壤在过去25年里增加了土壤碳储量(图2.2.1)。增加的碳量随时间的变化而波动，这既与每种种植制度的生产面积有关，也与管理做法和天气的变化有关。休耕的土地也包括在内，说明了活的植物对保持和增加土壤碳的重要性。总体而言，增加的碳量各不相同，最近两年的分析结果(2010年和2015年)显示，小粒作物和低残留作物的土壤碳流失，而其他种植制度的土壤碳增长相对稳定。

行作物

美国农业部对行行作物系统土壤碳储量变化的建模考虑了在五年期间中至少有三年生产玉米、大豆和/或高粱的农田。这一定义涵盖了大部分种植玉米和高粱的土地。行作物轮作通常含有一些高残茬作物。在过去的25年里，这些土地一直在向土壤中增加碳。土壤碳的增加既可以归因于用于生产这些作物的面积的增加，也可以归因于自1990年以来发生的减少和不耕作的转变(图2.2.2)。

小颗粒

小型粮食系统被定义为在五年期间中至少有三年生产小麦、大麦和/或燕麦的土地。在过去25年里，用于小型粮食系统的土地面积一直在下降。此外，这些作物普遍存在于该国水资源有限的西部地区，小麦经常在小麦-休耕轮作的小谷物系统中种植，这种系统产生的作物残余物较少，在1990年至2005年期间造成了少量的土壤碳增加;然而，在2010年和2015年，这些土地的土壤碳储量减少，这代表了土壤二氧化碳的排放(图2.2.3)。

低残留作物

棉花、土豆和甜菜被美国农业部列入低残留作物模型类别，因为它们的植物特性和收获方式在收获后土壤中几乎没有残留。收获像土豆和甜菜这样的块根作物需要更多的土壤扰动。总的来说，低的作物残渣和必要的土壤扰动导致这些种植系统中的土壤通常排放碳而不是吸收碳。它们的总面积和对农田土壤碳储存总量的贡献很小，通常增加或损失不到1万吨CO₂E在考虑的年份。唯一的例外是发生在最近的分析年2015年土壤碳损失更大(图2.2.4)。

豆科干草

多年生干草作物有更大的潜力增加土壤中的碳，因为它们在大多数年份需要较少的土壤干扰。苜蓿是美国种植的最常见的豆科牧草，在本研究分析的整个时期内，减少干扰和固氮的结合有助于种植苜蓿的土地持续获得土壤碳储量(图2.2.5)。

大米

在美国农业部的建模分析中，水稻系统被单独考虑，因为作物通常生长在洪水泛滥的田地上，而决定土壤中碳和氮平衡的生物地球化学循环在缺氧的洪水环境中运行不同。在美国，种植水稻的面积很小，因此对整个土壤碳储量的贡献很小。在过去25年里，水稻的土壤碳储量持续增加(图2.2.6)。

其他作物

“其他作物”类别是指不属于上述较为具体的类别的种植制度，通常代表较为复杂的轮作。在研究期间，这些土地的土壤碳储量也持续增加(图2.2.7)。

保护储备计划土地的土壤碳趋势

保护储备计划(CRP)中的土地在一段时间内不再进行作物生产，并被包括在这里，因为这些土地过去是，而且很可能再次成为作物生产的活跃土地。在多年生草地上留出土地可以增加土壤中的碳含量，改善土壤的整体健康。在整个研究期间，这些土地持续提供土壤碳汇，碳储量变化的波动由任何给定时期预留土地的范围和位置决定(图2.2.8)。

图2.2.1。1990-2015年美国主要商品作物系统土壤有机碳储量变化(MMT CO₂每年e)

2.2.2图。1990-2015年行行作物系统土壤有机碳储量变化(MMT CO₂每年e)

图2.2.3。1990-2015年小粮食作物系统土壤有机碳储量变化(MMT CO₂每年e)

图2.2.4。1990-2015年低残渣作物系统土壤有机碳储量变化(MMT CO_{每年2 e)}

2.2.5图)。1990-2015年豆科干草作物系统土壤有机碳储量变化(MMT CO₂每年e)

Figure-2.2.6.-Soil-organic-carbon-stock-change-in-rice-crop-systems-from-1990-2015-MMT-CO2e-per-year

2.2.6图。。1990-2015年水稻作物系统土壤有机碳储量变化(MMT CO₂每年e)

Figure-2.2.7.-Soil-organic-carbon-stock-change-in-other-crop-systems-from-1990-2015-MMT-CO2e-per-year

图2.2.7。1990-2015年其他作物系统土壤有机碳储量变化(MMT CO₂每年e)

Figure-2.2.8.-Soil-organic-carbon-stock-change-in-Conservation-Reserve-Program-lands-from-1990-2015-MMT-CO2e-per-year

图2.2.8。1990-2015年保护保护计划土地土壤有机碳储量变化(MMT CO .)₂每年e)

第四节:

土壤碳的总结

总体而言，在“从田地到市场”计划考虑的种植制度下积极管理的土壤在过去25年里增加了土壤碳储量。手机版ios伟德客户端2005年土壤碳增量最大，随后几年碳增量减少，碳损失有所增加。这些发现与本报告第1部分的土壤保持分析一致，该分析表明，随着总亩数减少和无耕作措施保持稳定，减少土壤侵蚀的努力已基本停滞。保护性耕作的采用是影响这里观察到的土壤碳收益的最重要因素，此外还有肥料管理和包括常年轮作干草的贡献(美国农业部，2021年)。

虽然覆盖作物被包括在美国农业部的分析中，但它们并不对应土壤碳的显著增加。这是由于可用于建模的数据有限，其中不包括覆盖作物终止做法的细节，因此，模型假定使用耕作终止(美国农业部，2021年)。需要从有关终止方法的调查中获得更好的信息，例如通过施用除草剂或机械碾压，这些方法不涉及土壤扰动。在这些条件下，覆盖作物与土壤碳增加有关(美国农业部，2021年)。虽然覆盖作物面积目前相对较小，但正在增加，这一细节将成为评估土壤碳随时间变化趋势的重要考虑因素。

美国农业部的分析中没有包括增加农场土壤碳固存的其他保护措施。例如，将农田内的小面积敏感和低生产力农田转变为草地的保护做法也日益成为农民可用的工具的一部分。这些措施包括有草的水道、田地边缘的缓冲带和草原带，以及利用经济和空间分析来确定哪些土地可以退出生产，而不会对农场经营的盈利能力产生负面影响。这些做法具有多重环境效益，包括土壤碳储存、侵蚀控制和创造栖息地以支持不同的生态系统。

在过去十年中，人们越来越认识到土壤有机碳对农业生产力、土壤健康和气候缓解的重要性。公共和私营部门改善气候成果的努力有望加速采用改善土壤健康和储存土壤碳的农艺做法。为这些利益制定激励措施和市场计划有望通过对农民的财政和技术援助加速采用农业管理做法。未来农田土壤碳封存将取决于采用有机碳封存措施以及持续气候变化带来的天气条件的变化。继续跟踪长期趋势对于了解农业为减缓气候变化作出贡献的潜力以及实现国内和国际目标和承诺非常重要。

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