《土壤的救贖》光與暗的結合 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

《土壤的救贖》光與暗的結合

建立於 2017/01/15
作者:克莉斯汀.歐森(Kristin Ohlson)

人們讚揚健康土壤的價值,將這些益處(乾旱時的保護、防止洪水、淨化水質)視為生態系的功能,講得好像種植健康的食物這件事還不夠重要!近年來隨著人們對全球暖化的恐懼加深,他們又加上另一個生態系功能:碳隔離。

土壤中無數微生物,提供「碳隔離」的功能。圖片來源:CIAT。CC BY-SA 2.0

我們總以為「溫室效應」是現代的難題,不過幾世紀以來,科學家一直無法解開是哪些因素控制了地球的溫度。19世紀初,法國科學家傅利葉寫道,地球的溫度「理應比在極地觀察到的更低一點」,因為我們從太陽得到的熱能應該會散逸到太空中。他根據自己的研究,指出我們的大氣就像隔熱毯,能替我們保暖。那個世紀稍晚,廷得耳在英國皇家科學院進行了實驗,顯示數種大氣氣體(包括水蒸氣和二氧化碳這兩種現在已知最重要的溫室氣體)可以吸收、散發輻射熱,控制地球的溫度。1896年,瑞典科學家阿瑞尼斯發表論文,說明大氣中二氧化碳濃度的改變或許能解釋地球冰河期和溫暖期的循環,他並寫道,人類燃燒煤,或許會影響二氧化碳的濃度。1938年,英國工程師卡蘭達以這個觀念為基礎,指出燃燒化石燃料、二氧化碳濃度上升和全球溫度上升之間的關聯。

燃燒化石燃料雖然會讓更多二氧化碳飄散到大氣裡,但過去大部分的科學家認為海洋會吸收過剩的二氧化碳。然而1959年,瑞典科學家波林和艾瑞克森發表論文,顯示二氧化碳雖然被海洋上層吸收了,但大部分卻會在安全沉入深水之前飄回大氣中。1958年,美國氣象局的科學研究部部長韋克斯勒取得經費,開始在夏威夷冒納羅亞觀測站這座永久觀測站觀察二氧化碳,並指派年輕的化學研究員基林負責。基林找出測量大氣中二氧化碳濃度的準確方法,判斷二氧化碳濃度是310ppm。2005年他過世時,數值已經升到380ppm。到了2013年,數字是400ppm。

即使奇蹟出現,我們立刻停止使用化石燃料(我們到目前為止一直缺乏勇氣和遠見,無法達成有意義的進展),這層二氧化碳仍然會籠罩在我們頭上。這稱為遺留量,雖然終究會消散,不過得花上數千年,來不及挽回地球的迅速暖化。幾位科學家和企業家研究出從天上除去這遺留量的辦法,然而(至少到目前為止)他們的主意不是有著嚇人的限制條款,就是昂貴到永遠無法取得經費。

不過,我們就活在龐大的生物機器裡,而這機器就可以處理二氧化碳的遺留量。少了這個機器,構成這個世界上的一切都不會存在。我們數千年來在不經意間阻礙了這個機器的運作,不過在我們眼耳所不能及的地方,這機器一直在運轉,移走空氣中的二氧化碳,將之轉化成珍貴的資源。而且這機器做這些事還完全免費。

真菌和細菌吃掉植物根部內或附近的碳基糖之後,碳不會就這麼消失。被吃下的碳成為真菌和細菌身體的一部分。真菌菌絲帶著這些碳鑽過土裡,彷彿菌絲是鐵路軌道。真菌死亡時,廣布的碳網絡留在土壤裡,讓其他生物啃食。其他微生物吃下真菌和細菌時,也把碳納入自己體內。真菌和細菌也分泌碳基糖排泄物,因此就連消化作用也會讓儲存的碳散布到土中,直到被更小的生物吃掉。碳持續在土壤食物網中循環,每次被吃、被排泄,就變成更濃縮的形態。土壤生物靠著分解的過程,持續產生更長、更複雜的碳鏈。就這樣,植物用陽光製造出簡單糖漿,這糖漿裡的碳基糖最後被納入或許有另外一萬個碳原子的長鏈,碳另外又和氫、氧及其他養分鍵結。碳鏈愈變愈長,土壤的顏色也因為這些碳而愈變愈深。

這些碳鏈有名字嗎?就叫「有機物」。「有機」這個詞由於被行銷人員拿去用在一切事物上,從桃子到冷凍披薩到化妝品,無所不在,所以變得很模糊。數百年來,土壤化學家用「有機物」這個詞來指稱擁有碳鏈的化合物,這些化合物都含有植物用陽光製造的能量。1940年代,羅岱爾(羅岱爾研究中心的創辦人)用「有機」來稱呼他為了改善健康而吃的營養食物,這個詞才變成健康、天然食物的同義詞。羅岱爾深信,要生產優質的食物,農業就必須和自然合作去製造這些富含碳的土壤。

隨著土壤生物一一吃進碳基糖然後排出,碳鏈也變得愈來愈頑強,也就是愈來愈難進一步分解。這個過程最後產生了所謂的腐植酸,成分只有碳、氫和一點氧,能吃的東西幾乎都絲毫不剩了,這些碳因此可以被鎖在土壤中好幾世紀。不過當土壤科學家談到土壤有機質或腐植質的時候,他們指的不只是腐植酸,也不是園藝中心賣的那種一包包的東西。美國農業部北達柯塔州「北部大平原研究實驗室」的土壤微生物學家尼可斯說:「土壤有機物不止一種東西,而是幾千到幾百萬種。既是單糖,是細菌細胞,也是細菌、真菌和其他生物製造的廢棄產物。我們稱為『腐植質』的,其實是一系列種類廣泛的分子。」

土壤中的微生物和我們一樣會呼吸,也會吐出二氧化碳。所有進入土壤的碳(來自碳基糖和植物碎片,以及所有分解這些東西的微生物),只有一小部分以腐植酸的狀態半永久地固定在土壤中。尼可斯指出,這比率僅僅只有百分之一到十。不過,腐植酸會在土裡留存數十年或數世紀(甚至數千年),不會在幾個月內循環回大氣。

我們回頭看看拉爾的構想,他認為用這種方式把碳固定在土壤裡可以扭轉全球暖化。但如果土壤永久固定碳的比率只有一到十%,那麼我們不是得把極大量的碳放進土裡,才足以影響大氣中溫室氣體的遺留量?

過去一萬年來,人類對大地做的,就只有奪走土壤裡的碳、減緩把碳加進土壤的過程,拉爾的構想怎麼可能實現?

──摘自《土壤的救贖:科學家、農人、美食家如何攜手治療土壤、拯救地球》


土壤的救贖:科學家、農人、美食家如何攜手治療土壤、拯救地球

《土壤的救贖》書籍封面。圖片來源:大家出版

作者:克莉斯汀.歐森 
譯者:周沛郁
出版社:大家出版 
出版日期:2016-08-03 
ISBN/ISSN:9789869296168

每個無法離開地球的生命都應該關心的事

人類數千年來的農耕及畜牧,特別是現代的工業化農業,已經導致八成的土壤碳流失到大氣中,即使我們今天就停止使用化石燃料,地球仍會繼續暖化。而現在有許多人,越來越多的人,從科學家到碳農、碳牧人,從碳權交易巿場到環保團體,紛紛放下宿怨,共同走向同一個目標:把碳種回土壤裡,將大氣中的碳轉換成對土地、對所有地球生物都有利的土壤碳,而這還有可能扭轉全球暖化。同時還能賺到錢。

※ 本文摘自《土壤的救贖》,轉載請洽大家出版。