土壤與氣候變化、生物多樣性和糧食安全

?Drew Kelly
土壤是生命賴以生存的重要基礎。作為地球上最具多樣性的棲息地之一和最大的碳庫之一，健康的土壤對糧食生產、清潔和充足的供水以及穩(wěn)定的氣候至關重要。當前，地球正面臨著兩大危機——氣候變化和生物多樣性喪失，但糧食危機的警鐘也在敲響。在保護土地和水域的同時，如何滿足日益增長的糧食需求？答案也許就在我們腳下——健康的土壤。
土壤是繁榮的自然和農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的起點。我們選擇土壤管理的方式，不僅影響我們所生產食物的數量和質量，還會影響我們是否會加劇或減緩氣候變化，以及陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)的健康。要滿足不斷增長的糧食需求、維持全球健康、消除貧困并戰(zhàn)勝氣候變化，土壤是我們的希望所在。
增加土壤中的碳匯是減緩氣候變化的一種有效手段，并提供諸如增強糧食生產能力等好處。土壤碳占基于自然的氣候解決方案總潛力的四分之一——具體來說，土壤碳占森林減排潛力的9％、濕地的72％、農業(yè)和草地的47%[1]。此外，在土壤中固碳可以防止進一步的碳排放，移除大氣中的二氧化碳，為農民提供生態(tài)系統(tǒng)服務。
[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).
視頻：關注土壤健康
公共和私營機構的領導者在考慮如何滿足不斷增長的人口所帶來的糧食增長需求時，需要有效的工具來促進對話、提升目標與效率并設計出適用于當地的解決方案。
Soils Revealed

Soils Revealed：展示土壤碳潛力的繪圖平臺 | ? Vizzualit
Soils Revealed是一個促進理解、討論、確立目標和投資土壤碳保護與恢復的新平臺。決策者可以利用Soils Revealed來觀察土壤碳的潛力，以下有一些關鍵的方法。
注意：土壤不是靜態(tài)的
長期以來，大多數人將土壤視為一種靜態(tài)資源，因此錯過了充分利用土壤有機碳潛力的機會。我們的新平臺Soils Revealed揭示了土壤被封存的碳儲量隨時間的變化情況，這在土壤科學研究中還屬首次。用戶可以在界面上的歷史場景、近期場景和未來場景之間切換，以可視化3種不同時間序列的數據集。
更重要的是，Soils Revealed為我們提供了一個窗口，我們可以借此了解今天對土地管理所做的不同決定將如何影響未來。例如，下面的地圖顯示，即使是按常規(guī)經營的“沒有森林轉化的土地退化”路徑（左），也可能在不久的將來導致碳儲量損失。據估計，僅在美國，繼續(xù)進行傳統(tǒng)作物管理將導致未來20年內額外損失35.4億噸碳，相當于該國2018年總排放量的2.5倍，并將錯失氣候行動的機會，無論是對于大自然還是人類自己。

Soils Revealed為我們提供了一個窗口，我們可以借此了解今天對土地管理所做的不同決定將如何影響未來。左圖顯示了如果繼續(xù)目前的土地退化趨勢，未來的土壤碳變化情況。右圖則顯示了如果我們把重點放在再生農業(yè)實踐上，未來土壤碳變化的可能性。|? Vizzuality
但替代方案和更美好的未來圖景同樣清晰。在上面（右）和下面的地圖中，我們看到，改進后的農田管理措施（包括覆蓋作物和免耕少耕等基本的再生農業(yè)實踐）顯示為青色陰影，代表了2038年土壤有機碳儲量的豐富潛力。

此圖揭示了2038年美國土壤有機碳儲量潛力 | ? Vizzuality
如何管理我們的土壤
確定特定區(qū)域最佳保護方法的一個關鍵是：觀察土地利用方式如何改變了土壤碳儲量。在了解到過去不佳的土地管理方式是如何造成土壤碳流失的之后，我們可以想象重建這種資源的機會。
許多研究估計，如果管理得當，目前全球農田和牧場的土壤固碳總體技術潛力約為每年20—50億噸二氧化碳。從上限值來看，這相當于美國、印度尼西亞、巴西、德國和南非的國家自主貢獻（NDC）之和。

土壤碳儲量隨時間而變化，通過了解過去不佳的土地管理如何導致土壤碳流失，我們可以想象重建這種資源的機會 |?Vizzuality
以美國中西部、歐洲、印度和中國為例，這些地區(qū)農田面積很大。在這些地區(qū)，實施再生農業(yè)不僅可以將碳儲存在土壤中，還可以幫助清潔水源，使農業(yè)更具彈性，提高農民的收入。

在蒙古，通過與社區(qū)合作更好地管理牧場，可以在大面積土壤中儲存碳 | ? Edward Game/TNC
在肯尼亞和蒙古等國，通過與社區(qū)合作更好地管理牧場，可以在大面積土壤中儲存碳，維持當地生計，保護生物多樣性，同時有助于緩解氣候變化。而在哥倫比亞，農民們用豆科牧草和樹木等來改善牧場，這不僅有助于拯救森林，而且還提高了土地的生產力。

在哥倫比亞梅塔，埃迪爾森·奧爾蒂斯·阿蘭戈在森林系統(tǒng)中飼養(yǎng)了16頭牛 | ? Juan Arredondo
在一些地方，通過發(fā)展農業(yè)來保護已經存在于土壤中的碳，這對氣候和生物多樣性同樣重要。例如，在美國蒙大拿州和達科他州，通過不翻草地種植農作物，可以保護當地的植物和鳥類，同時支持了牧場主的生計。
決策者可以加速我們亟需的糧食系統(tǒng)變革，上述這些為糧食生產者提供的可持續(xù)替代方案，同樣是決策者的機會。有了Soils Revealed 這一工具，決策者現在可以在把注意力集中在他們所在地區(qū)最具潛力的地點，支持鼓勵健康土壤的政策——不論是為了緩解氣候變化，還是為了更具韌性的農場。
描繪土壤有機碳監(jiān)測的未來
在阿根廷，我們正在描繪土壤碳監(jiān)測的未來。有史以來，一種建模方法首次將實時的現場測量與先進的機器學習結合起來，創(chuàng)建基于地面數據的時間序列地圖，這是Soils Revealed的合作伙伴和阿根廷國家農業(yè)技術研究所（INTA）為Soils Revealed平臺測試的方法。大量數據表明，在過去20年里，布宜諾斯艾利斯和恩特雷里奧斯的農業(yè)區(qū)流失了阿根廷全國范圍內最多的土壤碳，因此，潛在收益也最大。

有史以來，第一次有一種建模方法將實時現場測量與先進的機器學習結合起來，創(chuàng)建基于地面數據的時間序列地圖 |? Vizzuality
盡管仍處于早期階段，但隨著數據量的增加，運用現場觀測和高級機器學習的時間序列建模將變得越來越有用。目前，我們正在邀請新的數據合作伙伴，以推動這一新方法2021年在全球推廣。
前景廣闊
當你將視線轉向腳下時，會看到很多東西。這里有一個要點：在全球范圍內，存在于土壤中的碳比所有植被和大氣中碳的總和還要多。這意味著，土壤中有機碳即使只有少量增加，也可以對碳移除做出很大貢獻。
我們的目標是，幫助各地區(qū)的決策者了解歷史損失對其管理范圍的影響、可視化土壤碳匯變化的預測，以選擇可持續(xù)管理或恢復的路徑。
例如，企業(yè)可以承諾減少供應鏈中的碳排放，并通過碳封存補償歷史排放。投資者可以支持土壤碳項目，幫助發(fā)展和加快市場行動。事實上，在認識到土壤的價值之后，私營機構可以為自身收益和地球未來創(chuàng)造雙贏的局面。
相比之下，在利用土壤的價值方面，政府能發(fā)揮最大的作用。通過更好地了解本地的土壤碳儲量潛力，政策主導者可以制定出宏偉目標來維持和增加土壤碳儲量。使用Soils Revealed平臺可以幫助各國政府通過政策工具實現以上目標，比如，調整農業(yè)補貼、通過監(jiān)管建立穩(wěn)定的碳市場等。

再生農業(yè)的投資機會越來越多 | ? Nick Hall
可持續(xù)的土壤管理方法有很多種。即使只是利用地圖上顯示的技術潛力中的一小部分，也需要公私機構攜手努力，而農業(yè)正可以提供這種連接點。
土壤碳并非靈丹妙藥，做出改變也并非易事，但可能性是存在的。事實上，對于我們面臨的危機沒有萬能藥，只有能夠幫助我們加快行動的解決方案。在土壤科學家們意識到土壤有機碳的諸多好處時，我們的社會可以在此基礎上開始建立一個更可持續(xù)的糧食體系——也許，是時候可以開始感受到腳下土地的真正價值了。

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