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2018-07-01土壤碳固存，是否能成為氣候變遷的解藥？
583 期
Author 作者
劉雨庭／國立中興大學土壤環境科學系助理教授。
截至2016 年 5 月，南極二氧化碳濃度於近400 萬年來首次超過400 ppm，讀者想必多少知道二氧化碳與全球氣候變化間的關聯，而此次的種種跡象顯示，降低大氣中二氧化碳濃度，並加速土壤碳固存（carbon sequestration）的行動刻不容緩。一般認為，土壤為陸地生態系統中最大的碳庫，而將碳以不易分解的形式固定、儲存於土壤中的現象，就是所謂的「土壤碳固存」。
講到碳固存，不得不提及1997年著名的「京都議定書」中所制定的「碳匯（carbon credit）」補償機制，這 個關於碳的「交易」過程，實際上就是利用通過生態系統管理提高固碳能力，以抵銷一個國家進行碳排放時所超出的額度。簡單來說，碳匯就好比碳的「信用額」，若 A 國排放的碳已超出被規範的額度，就必須向其他國 家購買碳匯（圖一）。而《聯合國氣候變化框架公約》 （UNFCCC）更將碳匯定義為：植物通過光合作用，將大氣中的二氧化碳吸收並固定在植被與土壤中，使大氣中二氧化碳濃度降低的過程。
姑且不論定義上的細微差異，讀者也許會有進一步的思考：碳固存的重要媒介──土壤，究竟是透過什麼機制來留住碳的？更精確地說，土壤的成分百百種，哪一種才是碳固存過程中的重要素材？且讓筆者從「低碳農業」開始說起吧。
從低碳農業的發展開枝散葉
利用光合作用來儲藏碳的方式中，最受到認可的是種植樹木，並保證在100年內不砍伐。然而這與地球上另一 個危機「糧食缺乏」相互牴觸，為了餵養全球在2050 年預估成長到96 億的人口，屆時地球也將不會有多餘 的農地可以轉變成森林。既然沒有東牆可以挖來補西牆，折衷的辦法便是利用更好的土壤管理方式來培養及保護土壤碳，並獎勵增加碳儲藏的農業活動。
這種土壤管理稱為低碳農業（low-carbon agriculture），例如2006年在美國佛蒙特州成立的「美國碳農」公司。
土壤裡272.5 公斤的碳，相等於1 公噸大氣所含有的二氧化碳，美國碳農將這些被保存在土壤裡的碳，以碳權 （carbon right）之名作為商品，生產者為管理土壤的農民，買主為需要彌補碳足跡的人。這種做法與先前所提到的碳匯有異曲同工之妙，而在此運行模式中，農民不但可以生產糧食，還可以向消費者保證他們的食物生產有助於減緩氣候危機。雖然這種商業模式要達到降低全球碳排放的目標，有非常多的陷阱和問題需要解決，但此逐漸萌芽的概念──農民應從種出健康的土壤而得到報酬──已令人歡欣鼓舞。
土壤中主要的含碳成分－有機質
無論國際規範還是商業手段，都還是在碳交易的範疇，而接下來所要談的，就是土壤裡含碳的重點成分──土壤腐植質（soil humus）。腐植質與土壤生物的細胞和組織、被分解的植物和動物體殘渣，都是土壤內的有機質，且土壤腐植質約佔土壤有機質總量的50~60%，為土壤有機質 的主要組成分，以腐植質狀態儲存在土壤中的碳，部分可以穩定地在土壤裡留存幾個世紀。除了碳固存外，有機質可以提供養分，使土壤形成良好結構、保存土壤水分，並增加土壤微生物含量，這些優點都使得土壤碳含量為評估土壤健康的指標之一。……【更多內容請閱讀科學月刊第583期】