新兴农业实践为气候智能型未来带来新希望

康涅狄格大学自然资源与环境系研究员WeiRen看到了自然界系统之间的相互联系以及每个组成部分如何影响其他组成部分。在拥有丰富森林和农田的康涅狄格州，Ren看到了利用一种称为生物炭的新兴可持续实践使该州处于气候智能型农业(CSA)方法前沿的潜力。

虽然这听起来像是一个新金属乐队的名字，但科学家们推测，生物炭——一种由燃烧农业和森林废物等有机材料制成的类似木炭的物质——几个世纪以来一直是人类使用的传统农业实践。

Ren的团队最近在RenewableandSustainableEnergyReviews上发表了一篇文章，他们在文中综合了近600项生物炭研究的全球数据，以分析其作为气候智能型农业实践的潜力。

CSA是一种比可持续农业方法更进一步的综合方法。它旨在可持续地确保作物产量以养活不断增长的人口，同时对该地区生活和工作的人们的生计产生积极影响。CSA增强土壤健康并增强气候适应力，同时旨在减少温室气体排放。

CSA管理实践的示例包括覆盖作物、实施免耕或减耕以及综合养分管理策略。

Ren的团队整理了有关生物炭研究的大量数据，以全面了解这种做法、其优点、挑战和局限性。

“我们想通过实地观察/测量、大数据分析和数值建模来评估生物炭作为气候智能型实践，”Ren说。“我们评估这种可持续农业实践是否可以作为粮食生产、土壤健康和环境可持续性方面的气候智能型农业实践。我们希望量化相关的水和养分足迹以及促进气候适应能力的潜力。”

什么是生物炭?

生物炭可以由任何有机(含碳)材料制成，例如木材废料或农作物残渣。然后在称为热解的过程中在没有氧气的情况下在高温下加热该材料。结果是一种称为生物炭的木炭状材料。作为一种土壤改良剂，生物炭具有帮助增强恢复力的潜力。

生物炭就像一项长期的碳投资，因为它需要很长时间才能分解，因此会增加土壤的碳含量。如果将这些同样富含碳的材料融入土壤而不是制成生物炭，它们会迅速分解，并在分解时释放甲烷和二氧化碳等温室气体。如果材料只是简单地燃烧，情况也是如此。然而，通过将它们转化为生物炭，碳被隔离并保持在地球上。

此外，生物炭的作用几乎像海绵一样，可以提高土壤保持水分和养分的能力，使土壤更加养分密集和抗旱，同时维持作物产量。在康涅狄格州，生物炭还可以帮助将树木修剪物和其他木材废料形式的废物转化为这种有价值的弹性建筑材料。

全局数据综合

通过分析，Ren和共同作者发现，与其他CSA实践一样，生物炭的应用是依赖于环境的，但通常它有助于改善土壤质量。因此，他们提议更广泛地使用它，包括在康涅狄格州。

“通过全球数据综合，你可以看到，在不同的土壤和气候条件下，生物炭与其他做法一起，可以帮助农民维持粮食生产。它还可以减少温室气体排放，减少氮淋失，节约土壤水分，”该研究的主要作者、任指导的博士后研究员黄亚文说。

尽管分析表明一些实验室实验可能夸大了生物炭的能力，但研究人员计划通过进行更多的实地实验来了解何时何地使用生物炭来探索生物炭的作用。

“考虑到不同的气候条件，我们仍然需要将生物炭与其他传统的可持续实践一起用于养分管理和灌溉处理，”Ren说。“我们可以实现气候智能型农业的目标，就生物炭而言，康涅狄格州是探索和应用生物炭作为CSA方法的理想之地。我们这里有很多树木和自然资源。研究表明，生物炭由树木可以大大减少一氧化二氮的排放，其全球变暖潜能值几乎是CO2的300倍。”

任指出了可持续和气候智能型实践的一个重要方面——废物通常可以重新利用。Ren的愿景是利用森林管理产生的树木废料来制造生物炭，供康涅狄格州的农民使用。

“我们只会使用废料;这是可持续发展的循环，”任说。“森林所有者有可能利用自己的资源制造生物炭，以造福农田或农田。你可以使用农作物残茬或其他非农业有机废物，并将它们还回土壤。我想扩展这个概念气候智能型农业和林业，打造气候智能型景观。让我们思考一下，我们是否可以一起管理自然资源、农田、湿地和其他自然系统。我们能否使用这些气候智能型做法将森林和农业联系起来?我们的国家有潜力在国家层面在生物炭应用方面发挥主导作用。”

任的背景是生态系统生态学和气候变化适应，她将农业视为地球系统中相互依存的组成部分，例如，农业与大气、土壤和水系统相互作用的方式。从这个角度来看，可持续研究需要合作努力，她说康涅狄格大学作为一所赠地大学，是进行此类努力的一个特别好的场所，因为信息是通过康涅狄格大学推广部传递给农民的。

“正如我提到的，CSA实践需要在正确的时间和地点发生，并且必须考虑其他自然因素和人为因素的结合，”任说。“它需要综合和跨学科的努力，不能仅仅坐在电脑前或实验室里完成。我们可以将新发现提供给我们的推广研究人员，然后由他们提供给农民。农民的反馈可以指导我们将进一步努力推进这一领域的科学。同样，这是一个可持续的循环。”

任正非的团队正在申请额外的资金以推动该项目的推进。考虑到节省运输能源的需要，该团队正在与当地的生物炭生产商联系，并计划在当地进行生产。

“随着大流行，消费者倾向于将他们的饮食习惯转向更多本地种植的产品。这种转变需要更具弹性和可持续性的食品系统。气候智能型农业是指导我们实现可持续农业的重要概念。它还可以作为基于自然的气候解决方案，以建设具有气候适应能力的未来。”