科学家指出，减少来自化肥和牲畜的碳排放将是关键。
美国马里兰州的一片玉米地在完成收割以后，种上了一种覆盖作物——用于增加土壤内的碳储量
当定居北美的殖民者开垦草原种植作物时，他们发现了地球上最肥沃的土壤。但若要把根深本固的草原变为耕地，将有大量地下碳被释放至大气中；若再排干湿地，伐林成田，则会有更多的温室气体飘向天空。时至今日，土地转化仍在继续，化学合成的肥料、消耗柴油的农用机械以及制造甲烷的牲畜，都加剧了气候问题。美国每年排放的温室气体中，有大约10%来自农业。眼下，美国国会希望逆转乾坤，将部分二氧化碳封存到土壤里。
2022年8月，美国总统签署《降低通货膨胀法案》（Inflation Reduction Act），其中包含了历史性的气候条款，包括对清洁能源和电动汽车的大规模补贴。此外，立法者还决定将投入超过250亿美元用于扩大和保护森林，并促进被认为对气候友好的耕作方式，其中包括免耕农业和“覆盖作物”——只为保护土壤而种植的植物。研究人员、环保组织和农业行业一致认为，补助和培训农民，帮助其采取措施，将有助于改善土壤健康以及水和空气的质量。世界资源研究所的气候政策分析师海莉 · 莱斯利-博尔（Haley Leslie-Bole）表示：“我认为几乎所有的人都为此感到非常高兴。”然而，新法案里的种种政策究竟能在多大程度上减缓全球变暖，尚未可知。
美国伍德威尔气候研究中心的土壤科学家乔纳森 · 桑德曼（Jonathan Sanderman）表示：“新法案可能有好处，但我们还不知道它究竟有多好。”一个关键问题在于美国农业部能否把钱用在最可能带来气候效益的举措上。另一项挑战则是对减排的测量和量化，其难点在于美国土地和耕作方式的多样性，以及碳循环的生物地球化学的复杂性。
桑德曼等学者认为，更大的气候收益可能来自农业的其他变化，例如减少来自化肥和牲畜的碳排放。普林斯顿大学的气候和农业专家蒂姆 · 瑟尔琴格（Tim Searchinger）认为，人类需要开展更多关于气候友好型农业实践的研究，美国农业部“需要提出一个雄心勃勃的创造性计划，并拥有一个能跟踪进度的优异系统”。
长期以来，美国农民一直因自身在保护土壤和减少污染（相对造成耕地流失）方面的努力而收到政府的报酬。新法案也扩大了这方面的资助，令更多农民获得酬劳（按英亩计费）——他们的任务是开展多种旨在减少或固定碳排放的活动，包括免耕农业和覆盖作物。
然而，这些做法将如何影响土壤积累和碳固定的能力，取决于植物之间的复杂相互作用：植物会向土壤中释放有机物质，微生物和其他微小生物会分解它们所能分解的一切，有时还会释放温室气体。这些相互作用因土壤类型和环境条件不同而出现显著差异，作物类型或耕作技术变化带来的影响可能需要数年时间方能显现。
举个例子，2015年，一项发表于《农业、生态系统和环境》（Agriculture, Ecosystems & Environment）杂志的荟萃分析显示，种植豇豆和野豌豆等覆盖作物平均每年增加三分之一公顷的土壤碳储存。土壤健康研究所的科学主任克里斯汀 · 摩根（Cristine Morgan）表示，覆盖作物还有助于控制杂草，增加土壤孔隙度。她说道：“你拿铲子给这类土壤松土，能铲得更深。”可即便如此，我们仍然不确定它能带来多少气候净效益。一方面，豇豆和野豌豆等豆科覆盖作物向土壤内释放氮，而微生物可以将氮转化为强效温室气体一氧化二氮；另一方面，农民们可能因此使用更少的肥料，从而减少碳排放。
另一种气候友好型做法是越发流行的免耕农业。顾名思义，免耕农业活动不做耕种，自然不干扰土壤，令表层土免受侵蚀。农民们还可因此免去柴油机方面的支出，在省钱的同时减少二氧化碳排放。随着碳在上部根区积累，作物产量会增加，进而提高土壤肥力，并帮助其保持水分。
另外，研究显示，某些土壤深层的碳封存量减少了——抵消了增加的碳储，使总体的碳净变化很小甚至为零。由于微生物分解农作物残留物，免耕田地在其发展的最初十年间释放出更高水平的一氧化二氮，当然，这个水平终究会下降。持久性问题是一个更加复杂的挑战：美国鲜有农民能不间断地持续上述实践；具备除草剂抗性的杂草生长，以及农作物的轮作需求，诸如此类因素终将驱使他们再次开展耕种，然后导致近三分之一的碳储存逃逸至大气。
尽管如此，美国科罗拉多州立大学的土壤科学家基思 · 波斯蒂安（Keith Paustian）还是认为，这些再生土壤实践活动是强大的气候工具。其他学者也认同此类观点。波斯蒂安指出：“我们可以重新封存那些大量损失的碳。”通过将免耕农业及覆盖作物与其他措施相结合，我们要让农业进入一种新的范式。这些措施包括在农场种植树木和改善放牧管理等。在新范式下，此类做法是常态，而非例外。”
除了田野和森林，新法案的气候相关条款还针对牲畜。数据显示，来自牲畜的甲烷排放占美国农业温室气体排放总量的27%。美国农业部的一个项目得到了85亿美元拨款，其中一项重要工作是推进饲料配方的改良，以期减少来自奶牛等反刍动物的温室气体排放。一种名为3-NOP的添加剂可以令奶牛打嗝产生的甲烷减少约30%，并已在英国和欧洲投入使用，不过尚未获得美国食品和药品管理局（FDA）批准。FDA它认为它是一种药物，因此审批进度较慢。
瑟尔琴格等学者希望美国农业部可以力推新法案中的一些激励措施，以减少化肥使用。硝化抑制剂能减缓微生物将肥料转化为一氧化二氮的过程，从而帮助农民减少化肥施用量，减少碳排放。由于肥料短缺及其高昂价格，农民可能愿意接受硝化抑制剂。美国农业部最近宣布，他们将简化肥料管理申请程序。
许多气候行动倡导者表示，通过农业帮助缓解气候问题的最具成本效益的方法是减少耕种土地和牲畜饲养。这意味着说服农民不要将草原或其他碳储丰富的土地改造成玉米或大豆等农作物的耕地。不过美国农业部的自然保护区计划（旨在保护所有私人的敏感土地）并未得到新法案的额外资金支持。
前文提到《降低通胀法案》会向农林业投入250亿美元以应对气候危机。但诚如波斯蒂安所言，这笔钱最终能带来多少气候效益？全部努力的成效如何？我们无法预计。值得一提的是，新法案还包括一项3亿美元的特别资金，供美国农业部及其合作伙伴收集有关碳封存和减排的现场数据——这些数据将有助于更高效地针对未来的气候工作。美国环境保护基金会的农业科学家艾莉森 · 伊格尔（Alison Eagle）表示：“这笔拨款真的很重要，它有助于将下一组资金引导至正确的地方。”
这笔新资金将扩大美国农业部近期资助的规模，惠及更多的团体。例如，致力于保护和恢复湿地的非营利动物保护组织Ducks Unlimited的生态学家艾伦 · 赫伯特（Ellen Herbert）所带领的一项计划就得到了资金支持。该项目为期5年，目前正测量美国中部湿地的碳储量。赫伯特希望了解恢复湿地或保护湿地周边土地是否会增加其碳储存量。为得到这一问题的答案，他们采集了非常深层的土样（钻探至1米甚至更深）。赫伯特说道：“有时这就像尝试用铝管敲打砖头一样。”
同样在中西部，美国密歇根州立大学的农业生态系统科学家布鲁诺 · 巴索（Bruno Basso）正与同事追踪改进后的肥料策略能如何减少一氧化二氮排放。此外，他们也在测量种植于某些低产地区（从北达科他州到密西西比州）的多年生草本植物所储存的土壤碳。巴索表示，这些植物可用作生物燃料或草料，也是优质碳源。这让农民耳目一新。
在美国东南部，密西西比州立大学的森林生态学家奥斯汀 · 海姆斯（Austin Himes）正领导团队，评估农民于边缘土地种植的树木所能封存的碳水平。
上述项目的数据将改进生物地球化学模型，例如DayCent模型。此类模型能估计农业用地中主要温室气体的每日通量。美国环境保护局和其他机构都在温室气体清单核算中用到了DayCent。海姆斯说道：“这类核算没什么意思，但要是你没算对，其他的工作都行不通。”
资料来源 Science
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本文作者埃里克·斯托克斯塔德（Erik Stokstad）是《科学》杂志的记者，负责环境方面的报道
