农场的碳封存真的能对抗气候变化吗?

这篇文章最初发表于耶鲁环境360．

特雷·希尔(Trey Hill)带领一小群农民来到他位于马里兰州东岸罗克霍尔(Rock Hall)办公室外的一块田地。这是二月里一个多云的日子，但地面上却充满了色彩——紫色和红色的芜菁顶部与绿色的黑麦、野豌豆和三叶草混合在一起，在这一切之下，是肥沃的棕色土壤。希尔俯下身来，从地上猛拽出一个又长又粗的白萝卜，给他的客人们看，那是粘在毛茸茸的根茎上的咖啡色的土块。他解释说，这些团块储存了碳——这些碳不会使地球升温。

山并没有采用“碳智能”实践，如封面裁剪以对抗气候变化。他这样做是为了建造土壤，保留水并赚钱。但是什么时候第三代玉米，小麦和大豆农民learned about Nori, a Seattle-based startup looking to sell credits for carbon stored in the soils of farms such as his, he was all in. Hill didn’t necessarily expect a windfall, but he wanted to show fellow farmers they could make money while helping fight climate change. "If it works out and we make some money on it, that’s great," Hill says. "If it doesn’t, well, somebody’s got to be first, and we’re willing to take that risk."

今年早些时候，Nori支付山115,000美元，储存在山的土壤中仅超过8000吨碳。在未来，如果他的10,000亩耕种中的每一个都可以每年袜子袜子额外的碳 - 他说 - 他说 - 他可以每年赚到高达150,000美元。

随着对Wean社会的努力，化石燃料已经停滞不前，“天然气候解决方案”如土壤碳封存迅速获得蒸汽。2018年，全国科学院，工程和医学报告称“负排放技术” - 用于从大气中去除碳的技术，而不是简单地减少新的碳排放 - 稳定在2摄氏度以下2摄氏度以下的全球变暖科学家认为可能是灾难性的。

科学家们担心将社会压力造成抵抗气候变化的事情正在推动资金进入所谓的碳养殖前，在所需的科学才能成熟。

学院的报告将土壤封存确定为具有成本效益和易于可用的气候解决方案，潜力在美国每年删除每年2.5亿公吨或更多的二氧化碳。这是美国年度二氧化碳排放量的5％累计2018年54亿吨。本月，由自然保护协会(TNC)的研究人员领导的一个小组估计，如果在全球范围内实施，土壤保护和土壤建设活动可能提供需要近10％的碳减少避免违反2度屏障。

像微软和微软这样的公司正在向土壤气候计划投入数百万美元一般米尔斯，慈善家，如莱昂纳多迪卡普里奥和政府大而小。基于波士顿的农业科技公司，靛蓝Ag)他说，数千名耕种超过1800万英亩农田的农民(几乎都在美国)表示有兴趣加入该公司的碳封存计划。一个由食品巨头和TNC等非营利组织组成的财团筹集了2000多万美元，建立了一个出售土壤碳信用额的市场。博尔德、科罗拉多和旧金山等城市将土壤碳储存纳入了气候行动计划。加州已经为一些减少温室气体排放的农民支付了费用，马里兰州的立法者正在考虑为像希尔这样的“碳智能”农民提供新的资金。

At the national level, U.S. Sen. Cory Booker (D-New Jersey), Rep. Deb Haaland (D-New Mexico), and Rep. Chellie Pingree (D-Maine) have introduced bills that would pay farmers to adopt climate-friendly practices. Even Secretary of Agriculture Sonny Perdue has endorsed the concept.

但越来越多的科学家们担心将社会压力造成抵抗气候变化的事情正在推动资金进入所谓的碳养殖，然后在它是成熟的基础所需的科学之前。新的研究表明，即使是长期接受的碳封存实践也可能不会产生希望气候的好处．深度下降到6.6英尺的土壤测量对减少土壤耕作的气候影响以及类似的研究质疑在某些情况下有多少碳覆盖作物可以螯合。专家们说，迫切需要来自工作场的土壤碳数据的巨大增加。

即使有些支持者也想在炒作中缰绳。

“我们正处在一个时期的碳繁荣的。”菲尔·泰勒，基于博尔德再生农业组织的生态学家和共同创始人疯狂农业．“社会希望农业能够解决气候变化的愿望被夸大了。”

从第一个犁破裂地面时，农业已经发出二氧化碳。转向表土用大气氧气混合地下碳的分子，产生温室气体，比任何其他都要多于任何污染的文明。最近的估计表明，自全球工业革命以来，人类排放的所有碳大约四分之一的碳，大约是人类排放的所有碳。

技术进步在上世纪的养殖中大幅增加了农业的排放。食品系统的化石燃料用途，包括用于拖拉机和肥料生产的运输和能量的燃料，占所有温室气体排放的10％以上。添加到土壤中的肥料可引起微生物散发氧化亚氮，或N 2 O，温室气体比每分子二氧化碳更有效300倍。根据美国环境保护局的说法，N2O负责大约6％的全球变暖。

但有希望这样的趋势可能会逆转。2004年，俄亥俄州州立大学的土壤科学家藤Lal估计，农业和土壤管理实践的变化可以理解，从地下覆盖土壤中损失的所有碳的两三分之二，可能大大降低了大气二氧化碳．LAL和其他推荐的实践显示，增加上层土壤层中的含碳化合物的级分，包括减少或消除耕作，使土壤碳暴露于空气，覆盖田间，种植覆盖作物 - 谷物，豆类或其他蔬菜收获，但减少侵蚀和富含养分和富含碳的有机物的土壤。

事实证明，一些农民已经采用了这种做法。美国的禁止运动始于20世纪40年代，当耕作干旱的西陆之后的土壤保护成为一个优先事项，引发了毁灭性的粉尘碗，而新的除草剂则让农民在没有转向土壤的情况下杀死杂草。根据美国农业部（USDA）统计数据，超过三分之一的美国农田没有耕种，另一个第三个是所谓的低于管理层。

覆盖作物也获得了蒸汽，但更慢。1992年，将污染减少到切萨皮克湾，马里兰州开始向农民支付给植物掩护作物。山丘，尽管他会受益持怀疑态度，是一种早期的采用者。“它与气候或土壤健康无关，”希尔说。“我们所有人都认为这是一堆环境BS ......然后我们发现它有效并看到土壤开始变化。”山丘覆盖庄稼的地方，他的土壤侵蚀了，持续了更多的水。

马里兰拥有全国最高的封面种植率。山坡等尖端农民已经毕业于单一物种种植，以不同的混合物，例如他在2月份出现的混合物，这不仅提供了侵蚀和径流减少，而且还提供污染昆虫的氮固定和食物。这一实践开始广泛捕获，2012年至2017年全国覆盖速率增长了50％。

土壤碳测量金标准涉及从场中提取多个圆柱形芯，干燥它们，将它们燃烧在烘箱中并测量释放的二氧化碳。

然而，支付农民实际上缩小碳的想法并没有取消。没有人知道如何准确，但经济地测量土壤碳的小，缓慢变化可能会累积在一个甚至多个生长季节。土壤碳测量的黄金标准涉及从场中提取多个圆柱形芯，干燥它们，将它们燃烧在烘箱中并测量释放的二氧化碳 - 耗时且昂贵的过程。

技术终于开始迎接野心。像许多农民一样，每当他驱动一个领域时，山丘使用记录有关他的农业实践的数据的软件，将化学品或植物喷洒到一个名为粒度的软件程序中，这有助于他微调他的投入和决定制作。科学家实现了相同的数据，可用于估算农场的碳封存和温室气体排放率。

颗粒状员工连接山与诺里，一个创业公司在2017年推出，由观光主义的年轻环保主义者在2017年推出，寻求使用Tech来降低补偿农民进行碳封存的成本。Nori员工认为Hill的粒度数据有助于破解碳测量问题。后面是双方的教育过程。诺里的创始人不熟悉保护耕作的微妙之处。山上没有关于区间的大量信息，这是诺里人想要用来从寻求抵消的二氧化碳发射者漏斗到农民的漏斗漏斗。

经过两年的谈话，诺里决定以2014年至2018年的五年的山碳赎回实践销售贷方。诺里将使用彗星农场计算山的气候影响，这是由美国农业生产的数字工具。Comet-Farm从粒度等平台中获取农业练习信息，将其与来自USDA数据库的卫星和传感器和土壤信息的天气数据混合，并使用复杂的计算机模型来估计碳在土壤和温室气体逸出的速度迅速的速度。

不需要网站访问或土壤样本，可以耗尽数千美元，诺里保持验证成本低。验证过程费用山左右3,500美元，虽然他需要在10年内支付审计，以确认碳实际上是储存的。

10月7日，诺里为每吨16.50美元提供山坡的信贷，以1.50美元到诺里和15美元到山上。根据，共有342个买家购买了8,010吨的信贷，其中14,011次提供，据诺里．在公司的网站上提供的是Hill田野的卫星图像以及对每个甚至一些买家的名字销售的信贷人数，其中包括希望只能购买信用或两人的个人;旅行公司Bootsnall等公司，其领导者希望减少其公司的碳足迹;和亚利桑那州立大学等机构南加州大学的施瓦​​辛格研究所．

激进的透明度是Apart Apart Apart Nori的Hill节目。他拥有区块链认证的证据表明他的作物是使用气候友好的方法种植，他希望能够帮助他出售小麦和大豆以获得溢价，也许是附近华盛顿，D.C.，D.C.，D.C.，地区的富裕的气候意识消费者。他正在投资这笔钱，使他的运作更加可持续。他刚订购一块称为滚筒式卷轴的设备，杀死覆盖作物，没有化学品，植物在同一领域通过的现金作物。希尔说，新机器将使他能够在一个季节喷洒较少的除草剂，并使他的田地推出额外的收益，这将通过诺里人提供进一步的销售。

尽管发布强劲，但诺里的成功并不保证。当我与Christophe Jospe发表演讲，在12月，他希望在2020年的第一季度末，他希望在2020年的第一季度终止售价100,000吨的信贷，但迄今为止该公司没有举行另一个销售;JOSE表示，超过150名代表50多万英亩的农民正在通过验证过程，计划在今年晚些时候出售他们的学分。

竞争对手靠近诺里的脚跟。6月，Indigo AG宣布它将开放碳市场。该公司将在今年春季发布其监测和核查方法，希望在年底销售信贷。第三组织，生态系统服务市场联盟，将针对公司，市政和其他大型买家，提供碳封存的信用，以及水质，避免径流。市场正在驾驶其5万英亩农田的计划，并宣布全国目标发布日期为2022年。

通过立法，将在国会的两个分公司正在考虑中采用再生农业技术，农民很快就会有更多的方式来获得气候变化的支付。事情也在国际上发生。澳大利亚和阿尔伯塔和萨斯喀彻温省加拿大省份为土壤碳封存的农民，2015年法国政府发起了“每1000 4”土壤碳储量每年增加0.4%。

“势头非常强劲，”Lal说。“我对发生的事情印象深刻。”

通过立法......在国会审议，农民很快可能有更多的方式来争取气候变化。

然而，越来越多的科学家对支持土壤碳封存淘金热的科学并没有像他们希望的那样印象深刻。

2006年，美国农业部土壤科学家John Baker分析了研究通过1米深的土壤样品测量了无直接碳的影响。从历史上看，大多数研究只测量了前8到12英寸 - 所谓的犁层 - 并且在那里发现碳建筑。然而，少数进一步的研究通常发现在30厘米以下的层中消失了大致相等的碳。似乎似乎改变了碳的垂直分布而不是隔离量，贝克和同事报告（PDF）．最近的论文已经确认了面包师的调查结果。

覆盖作物作为一种气候解决方案一直享有较高的声誉。跨国公司本月发表的研究报告估计，如果全球各地的农民都采用这种做法，他们每年可以吸收近5亿吨二氧化碳。

但像大多数迄今为止一样的研究依赖于主要在犁层中的测量。最近的深土研究质疑涵盖作物的气候效益。在一个10年的实验中，将爱荷华州立大学的土壤科学家们发现了3.3英尺，发现了根深蒂固的多年生植物和封面作物对土壤微生物进行了传染，将大部分作物沉积碳释放到大气中。“只需增加更多的碳，并不一定意味着碳将留在那里，”研究共同努力史蒂文大厅。

加州大学戴维斯研究人员，在一个19年的研究中，测量到6.6英尺的深度，发现单独覆盖裁剪没有添加碳，除非由堆肥补充，这可能是昂贵的。“对我们来说真的很令人惊讶，”妮可泰雨，研究铅说道。“我们看到它的方式，至少在我们的半干旱地中海生产背景下，封面作物似乎似乎没有做人们所说的那样。”

其他研究发现，在某些情况下，增加土壤碳，在某些情况下，可以增压土壤微生物，这些土壤微生物消耗氮，并发出强大的温室气体氧化物，除非仔细管理氮肥，否则可能会抵消碳封存的气候效益。

然而，专家表示，质疑土壤固碳益处的研究往往是在大学或政府的长期研究地块进行的，这些地块不一定复制现实农场的许多和各种管理决策。耶鲁大学森林与环境研究学院的土壤科学家马克·布拉德福德说:“我认为那些反对这项倡议的论文和那些认为你可以这么做的论文一样有漏洞。”

Nori所依赖的彗星农场(COMET-Farm)工具，既反映了当今土壤科学的前景，也反映了其局限性。它主要基于美国每年向联合国报告与农业相关的温室气体排放的计算机模型。包括布拉德福德在内的许多人说，这些模型——经过从100多个研究地点收集的数据验证——是模拟土壤复杂化学和生物学的最好尝试之一。

但甚至100个地点只捕获了30万所知的土壤类型的微小样本，而农民可以在职业生长季节的职业生涯的价值。Comet-Farm在深处问题上也基本上是平底落的，考虑到土壤中12英寸上的碳变化。

纽约米尔布鲁克林业生态系统研究所总统威廉·施兰茨格勒斯格·普洱强烈质疑土壤碳封存是否可以对抗气候变化，无视底土是新兴碳市场的潜在致命缺陷。“在实现付款之前，我想看到有人抽取到（3.3英尺）深度，只需支付净总积累，如果有的话，”Schleinginger表示。

科罗拉多州立大学的土壤生态学家Keith Paustian领导了彗星农场的开发，他说他的团队很快就会公布模型预测的统计不确定性估计，这将帮助Nori和其他用户。但他认为，科学已经足够强大，足以支持碳市场。“我们从数十年的土壤科学和实地测量中获得了相当坚实的经验基础，”Paustian说。“我绝对认为，我们知道的足够多，可以继续前进。”

去年，布拉德福德从学术界组建了一群研究人员，并守恒来评估可用科学是否支持土壤的气候解决方案。在自然可持续性的论文必威体育2018，作者同意再生农业实践可以螯合碳。但他们承认，现有的方法不能准确地测量碳积聚在特定农场上的速度。布拉德福德的博士生之一正在发展手持式野外扫描仪通过将光反射的土壤与土壤碳含量的性能相关性来提供这种测量。

大多数人认为土壤可能在绘制碳中发挥作用。但几乎所有科学家也想要更确定。

布拉德福德还呼吁对更广泛的农场、种植方式和土壤类型进行专门实验。他是Indigo Ag公司的顾问Terraton实验，这是第2029次营业的Slated，并将支持公司的碳市场。该研究已经对数万英亩的成千上万的土壤进行了采样的土壤，一些深度为3.3英尺，最终将编制收集的最大数据集，以评估农业实践的气候影响，Dan Harburg表示，Indigo的系统创新总监Dan Harburg表示。

一位参与农民，俄克拉荷马州的汤姆兰森告诉我靛蓝研究人员每周访问他的农场，以采取土壤样本并采访他的做法。“这是任何人都要求我的最全面的数据，”他说。

除了科学和测量的不确定性之外，科学家还担心土壤碳封存的简单生物物理局限被忽视。USDA’s Baker notes how easy it is for carbon stored in topsoil to be released back to the atmosphere if, say, a farmer decides to till after years of no-till, or soil microbe respiration rates increase as the globe warms — something predicted by multiple studies. "You’re not locking carbon in a vault," he says.

此外，肯塔基大学的土壤科学家Hanna Poffenbarger指出，没有土壤是无底洞的碳汇。即使是表层土壤，在经过几十年的免耕或覆盖种植后，其潜在碳增量也会重新平衡到一个稳定的碳浓度。2018年的研究人员在英国的审查注意到，在某些地方已经发生了。

我同意的每个人都讨论了再生农业对土壤健康有益，并且具有可能值得付出的重要环境效益。大多数人认为土壤可能在绘制碳中发挥作用。但是，几乎所有科学家都希望在彻底认可的努力使用农业实践之前彻底认识到更肯定的。

贝克说:“我认为，依靠它们来真正缓解气候变化是一件危险的事情。”

这个故事是与之合作制作的食品与环境报告网络这是一家非营利性调查新闻机构。