应对气候变化:农业助力全球变暖解决方案

改变农业实践和森林管理可以减少温室气体排放,为开发替代技术争取时间

新研究表明,保护树木可以减缓气候变化。根据联合国粮食及农业组织的数据,每年全球有近3300万英亩的森林被砍伐。仅热带地区的砍伐每年就向大气排放15亿吨碳,约占人为温室气体(GHG)排放总量的20%。研究人员最近在《科学》杂志上报告说,如果这种损失减半,每年可以节省5亿吨碳,并为避免全球变暖所需的温室气体排放总量减少12%做出贡献。

加拿大自然资源部的森林生态学家沃纳·库尔茨(Werner Kurz)说,森林损耗最终造成的温室气体排放量超过全球所有汽车和卡车的总和。他没有参与这项研究。“我们在这些热带森林中做的确实是一个大问题。”

专家表示,与燃煤电厂的碳捕获和储存(CCS)等技术解决方案相比,改变森林管理和农业实践可以更快地显著降低全球变暖的威胁。“我们不知道如何进行碳捕获和储存。这些是我们今天就可以做的事情,”德克萨斯农工大学学院站的农业经济学家布鲁斯·麦卡尔(Bruce McCarl)说。“它们是通往未来的桥梁。”


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提议的改变包括:更广泛地采用所谓的免耕农业,这种做法包括将未收割的作物秸秆和其他植物物质留在田地里,而不受犁和其他搅动土壤的工具的影响。“任何减少土壤扰动的措施都会增加碳储存,”麦卡尔指出。

基本上,当使用传统方式为种植准备土壤时,储存在残留物中的碳会沉入土壤中,而不是被搅动并进入大气中。堪萨斯州立大学曼哈顿分校的土壤科学家查克·赖斯(Chuck Rice)说,这种免耕农业为农民提供了双重好处:改善土壤和减少燃料消耗,因为它不需要用拖拉机和其他设备收割秸秆(尽管它可能会导致短期内的作物产量下降)。

赖斯指出,将碳重新注入土壤的机会之所以存在,是因为过去一个世纪的耕作已经耗尽了土壤中的有机碳含量。但是,就像水一样,土壤在饱和之前只能容纳一定量的碳。“固碳可以提供未来30到50年的时间,”然后土壤将达到极限,需要采取其他行动,他说。

为燃料种植作物(称为生物燃料)代表了另一种通过替代化石燃料(自然在地下经过数百万年形成的生物燃料)来减少温室气体的潜在方法。科罗拉多州立大学柯林斯堡分校的生态系统研究科学家斯蒂芬·奥格尔(Stephen Ogle)说:“生物燃料的生产也显示出直接抵消对化石燃料依赖的希望。”“这代表了对当前趋势的直接减排,因为专门的能源作物将重新吸收能源使用排放的一些二氧化碳。”

然而,这些变化并非没有危险。它们可能会导致食品价格上涨,以及将边际土地重新转为作物生产,这反过来会导致温室气体排放。此外,追求纤维素乙醇(一种从秸秆和其他剩余植物材料中酿造的生物燃料)可能会消除同样的残余物——因此,消除其碳储存潜力——否则免耕做法会固存这些残余物,赖斯补充说,并指出必须仔细权衡任何解决方案的风险和收益。

还有一些激进的(不太可能的)解决方案,因为美国一半以上的土地用于生产动物饲料。“如果我们真的想解决世界温室气体问题,我们都会成为素食主义者,”麦卡尔说,他指出,饲养一磅牛肉需要七磅饲料,饲养鸡需要1.4磅饲料,饲养猪每磅需要三磅饲料。“如果每个人都是素食者,”他说,“那么你可以少耕种很多土地。”

如果采用这种重大的生活方式改变,也将减少另一个动物问题:废物。牛、猪和鸡的排泄物在泻湖中腐烂,排放甲烷——一种寿命短但效力强的温室气体。另一方面,捕获甲烷也提供了创造电力的机会。环境电力公司的执行副总裁阿尔伯特·莫拉莱斯(Albert Morales)说,生物消化器(使用细菌分解动物废物的覆盖式罐)会产生大量的甲烷。他解释说,“气体进入发电机,为电网发电。”

经济学家和其他专家认为,抵消燃煤发电可能是这种农业和林业生物燃料最有希望的用途。麦卡尔说,例如,如果玉米转化为机动燃料乙醇,大约有20%的碳会被回收,但是如果将整个玉米植株在发电厂中燃烧,则可以回收高达95%的碳。

纸浆和造纸行业会产生大量废物,它已经在使用这种碳回收和发电技术。事实上,通过燃烧残留木材,这些制造商已经成为加拿大的净能源出口商。麦卡尔说,仅在美国,这种效率就可以“每年减少约3亿吨温室气体排放,主要来自燃烧生物燃料发电和(来自)森林管理”。

森林管理是这些行业中任何应对气候变化努力的关键,它排放了最大比例的温室气体。而且,这并不仅仅是在世界森林周围建造一道围栏那么简单。加拿大自然资源部的库尔茨说,“我们需要了解森林在储存碳和提供碳以满足社会需求方面的双重作用。”“选择木制品比使用混凝土等其他建筑材料的化石燃料足迹要低得多。”

例如,在斯堪的纳维亚半岛,现在的森林覆盖面积比上个世纪更大——因此增加了其碳储存——同时仍然定期进行采伐。“我们越能延长木制品在人类建筑中的储存时间,碳就能越久地留在地球大气层之外。当我们处理掉它时,我们应该燃烧它以抵消化石燃料,这是多种用途的级联系统的一部分,”库尔茨说。“良好的森林管理通常也是良好的碳管理。”

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