文章來源：《土壤的救贖》
大家出版
作者：Kristin Ohlson
譯者：周沛鬱
關於《土壤的救贖》
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。
土壤遇上農業，就踏上了一條不歸路？
傳統種植由於本身的特性，對環境的衝擊遠比放牧牲畜來得大。犁田會破壞關鍵的菌根菌地下網絡，粉碎土壤團塊。土壤團塊能把水和空氣保留在土壤中，一旦毀掉之後，土壤顆粒就會緊緊擠在一起（這種現象稱為土壤壓實），無論是灌溉水或雨水，土地都無法留住。事實上，有個近期的研究顯示，海平面上升有一半是來自農地的逕流。想要知道迅速乾涸的「奧加拉拉蓄水層」流去了哪裡嗎？不少都進了海裡。美國的淡水有七成用於農業，不過土壤壓實會使大部分的水無法滲透到土中。耕耘設備每隔一段時間就重新設計，要耕得愈來愈深，才能打破這層壓實土壤，然而這麼做只會產生新一層更深的壓實。
↑ 奧加拉拉蓄水層（Ogallala Aquifer）為北美大平原南部的一個巨大蓄水層，因為灌溉導致了蓄水層的耗竭速度已經超過了其地表恢復能力。圖中灰色區域為奧加拉拉蓄水層的範圍，顏色顯示1980到1995年間水位變化，黃褐色系區域表示水位減少，藍色系區域表示水位增加，其餘灰色表示水位無明顯增減。圖來自wikimedia commons。
在準備田地以便播種的過程中，傳統農民也會除去所有植被，留塊乾乾淨淨的田給他們種來賣的作物，這作物可能是玉米（佔美國一億六千四百萬公頃農田的 24％）、小麥（14％）或大豆（19％）。雜草、其他植物，甚至前一年作物的殘株都會移除。農民為了隔年春天能快速種植，通常在秋天做這件事。這會使土壤長達七個月都光禿禿露出來。這程序的原始目的當然不是餓死土壤微生物，不過由於土裡沒有活的根用滲出物來餵養微生物，附近也沒有死亡的植物體讓微生物吞食，因此確實會造成這種後果。2012 年秋天，我從克裡夫蘭開車到波特蘭的時候，一路上像這樣光禿的褐色土地就似乎有幾千片。有時我經過的是罪魁禍首——一輛牽引機拖著巨大的圓盤，揚起的灰塵多到很難看見公路，感覺幾乎像在火災的下風處。
即使最尊崇有機農業的農民，也會年復一年這樣毀壞土壤，尤其是那些製造出超市裡大部分有機產品的龐大食品企業。他們一旦使用化學除草劑除去野草，就不能自稱有機，所以他們把野草犁掉。
整地、耕耘農地的作法已經實行了數千年，世上有些最貧瘠的土地和人類群落就是這樣造成的，然而今日的機器讓這件事以更大的尺度、更快的速度發生。隔年春天，農民把種子播到這種劣化的土壤裡，然而土地上所有的自然程序都已遭到破壞，種出作物的希望不大。而且不只是耕耘和整地，劣化的土壤沒有土壤微生物的健康群落可以提供養分，因此需要加入一些東西。有機農民依賴糞肥、堆肥或天然肥料去恢復失去的養分，但大部分傳統的農民多年來也把大量的化學藥劑淋在土地上（我們的食物有 99％ 都由這些農民種出來）。他們遇過的專家幾乎都告訴他們，他們必須那樣才能生存。
化學肥料讓植物變懶了
化學農業看似根深柢固，但其實出現至今僅僅大約五十年。按波倫（Michael Pollan）在《雜食者的兩難》一書的說法，就像許許多多的新發明一樣，「從大氣中取得原子，結合成對生物有用的分子的過程」源自戰爭的急迫需求。製造炸彈需要硝酸鹽，而哈柏（Fritz Haber）這位德國的猶太科學家想出方法，為第一次世界大戰使用的炸彈做出合成硝酸鹽。之後他發明了毒氣，第二次世界大戰德軍就是用這毒氣殺死集中營裡的猶太人，不過那時哈柏已經過世了。說也奇怪，哈柏的研究成果可以用來升級死亡工具，也可以用來製作化學肥料，農業因此從生物程序中「解放」出來，農民即使對自然系統不大了解，也可以種植作物。
柯林斯（Abe Collins）是佛蒙特州的農人與土壤先知，他說：「發展出化學農業以後，就不需要任何技術，甚至不需要知道怎麼當農夫。把那東西丟在那裡，就能得到收成，即使在劣化很嚴重的土地上也一樣。」
像我這樣挑剔的消費者會在超市（甚至可能是農夫市集）尋找有機標示，因為我們直覺認為難聞的化學肥料不可能種出健康的食物。我們覺得自然的方式一定比較理想，但我們其實並不知道原因。然而科學家在土壤世界的新發現證實了這種直覺。大部分的化學肥料混合了氮、鉀和磷，很久以前的農業學家判斷植物生長不能沒有這三種無機物。不過微生物學家英格漢（Elaine Ingham）指出，隨著科學的工具改良，科學家在食物中發現愈來愈多對我們的健康很重要的養分，而施用化學肥料，無法讓植物接觸到這些養分—肥料根本不含這些養分。其實肥料不可能有全套的必需養分，因為植物和土壤微生物的交互作用（大自然是用這種方式提供植物所需的無機物）太複雜，難以複製。
耕耘之後，土壤裡面還是會有土壤微生物，然而一旦施用化學肥料，它們就不大可能為植物提供這些多樣的養分。簡單來說，施用化肥幹擾了大自然裡偉大的合作關係。按照這合作關係的條件，植物應該把碳基糖輸送到根部各處給微生物，以換取養分。肥料瓦解了這種一手交錢一手交貨的系統，植物變懶了。
美國農業部的微生物學家尼可斯（Kristin Nichols）表示：「添加肥料時，我們是把養分放到植物的根旁， 植物不需要送出任何碳就能得到養分，結果是土壤微生物得不到足夠的食物。」
施加化肥的龐大連鎖效應
菌根菌少了含碳的夥食，就無法生長，讓自己的碳鏈在土壤裡延伸。菌根菌和其他土壤微生物無法產生黏著劑，把碳固定在土壤裡形成保水的團塊。微生物會休眠，如果情況太惡劣，就會死亡。這時土壤中的生命和土壤結構都破壞殆盡，農民不加化學肥料，就無法種出像樣的作物，這樣的情況至少會持續幾年。「然後我們落入一個系統，想要維持或增加收成，就得添加愈來愈多的肥料。施肥不足的時候，就會看到像肥料缺乏的症狀，這是因為少了那些生物的有益活動。」尼可斯如此說。
慣行農法每年使用大約 1440 萬公噸的化學肥料，然而肥料的效率極差。化學肥料裡大部分的磷會迅速和土壤裡的無機物結合，然後植物就無法利用了。土壤微生物有酵素可以把磷變成植物可用的形態，但施用化學肥料時，這些微生物常常已經休眠或死亡。氮吸收的相關問題更是嚴重。若沒有健康的土壤生物作用把氮轉化成植物可利用的形態，會有高達五成的氮流失，被雨水或灌溉水衝進地下水或溪流中，這些水域因此富含養分，結果長出藻類，而藻類會吸光水裡的氧氣，產生死亡區。墨西哥灣有個世界級的死亡區，位於密西西比河河口附近，面積大約一百五十四萬公頃，就是肥料流出的結果。2012 年的旱災有個好處：沒那麼多富含氮的河水注入海灣，墨西哥灣的死亡區因此縮小。
一般而言，傳統農民對付化學藥劑吸收力差的方法，就是增加施肥。他們為了讓土壤裡有 50 公斤的氮，會加進 100 公斤。
耕耘和施肥的後續效應令大部分農民不安，然而所有人（從農校的教授到郡推广部的職員）多年來一直告訴他們，這樣才能打造成功的事業。現在化學肥料的價格高漲（製造肥料和施肥都很耗燃料），許多農民和農業相關人士開始尋找更理想的方式。伯利郡的魅力就在此，這些農民恢復和自然更密切合作的方式後，作物長得一樣好，甚至更好（通常更好），而他們不用化學藥劑，還省下數千美元。
犁田擾動了土壤，碳到哪裡去？
人類的生活方式一從狩獵採集演變成農耕，就開始改變土壤和大氣中二氧化碳的自然平衡。公元前五千年左右，人類開始製造簡單的種植、收割工具。最早的工具只是挖掘用的木棍，不過在公元前二千五百年，印度河河谷已經有人用動物來拉犁了。
犁田看似沒有害處，而且帶著撫慰人心的田園氣息，尤其是用牛或馬來拉犁的時候。但在自然界中，沒有東西會定期、重複地翻起十五至二十公分深的泥土（犁田就會翻到這麼深），因此植物和土壤生物的演化中都沒有經歷這麼劇烈的擾動，也無法適應。
現代的機械化農業加重了這個問題：重型機具把土壤壓得更緊實，也就需要犁得更深，才能鬆動土壤。更多土壤被翻起、曝露在空氣中，土壤碳接觸到氧，結合成二氧化碳，散逸到上層大氣中。這些碳可能已經藏在地面下幾百或幾千年。
畜牧也打亂了碳的平衡。在人類馴養反芻動物之前，這些動物成群結隊在大草原上漫步，啃食草和其他植物的頂端，撒下大量肥沃的糞便回報。牠們害怕掠食者，待在一個地點吃草的時間也絕不會太長。然而人類放牧這些牲畜的模式造成了劇烈的變化，動物不再持續在平原上遊蕩，而是限制在一個地區，他們會把地上的草吃得一乾二淨，連根拔除。
放任牲畜把草原吃成光禿禿的地面，會阻礙一種偉大的生物過程，也就是當初把碳大量儲存在地下的光合作用。植物吸取空氣中的二氧化碳，把二氧化碳跟陽光結合起來，轉化成植物可以使用的能量，也就是碳基糖。不是所有的碳都由植物消耗，有些是以腐植質的狀態儲存在土壤中，這個穩定的碳分子網絡能在土壤裡留存幾個世紀。
土壤裡的碳有許多好處，包括讓土壤更肥沃，讓土壤形成蛋糕般的質地，內部含有許多小氣室。富含碳的土壤可以緩解乾旱或洪水：下雨的時候，水被土壤吸收、留住，而不是積成水潭或流走。健康的土壤也富含微小的生物（一湯匙裡的數目高達六十億），可以分解隨著雨水滲入土壤的毒素和汙染物。
除了光合作用，沒有其他自然的過程會持續從大氣中移除那麼大量的二氧化碳。人類若要用那麼大的規模來移除二氧化碳，不是所費不貲，就是無法保證安全。光合作用能調控建造生命的碳進入土壤的穩定循環，並產生我們許許多多的生命賴以維生的另一種氣體：氧氣，因此對我們星球上的生命而言，光合作用是最基礎的自然過程。
從25年前我第一次讀到全球暖化的報導以來，我第一次覺得有希望。土壤可以拯救我們。我真的相信。
讓土壤「種植碳」，靠碳賺錢
我在2012年9月造訪澳洲的時候，用生物方法來儲藏碳的方式中，唯一受到認可的是種植樹木，並保證在一百年之內不砍伐。這使農民怨聲載道，他們覺得全球另一個隱藏的危機是要餵飽在2050年預估會成長到96億的人口，而把現有的農地變成森林，實在說不通。
有許多農民發現他們的腐植質有助於隔離大氣中過剩的二氧化碳，他們變成平民科學家，實驗「種植碳」的新方式，也成為創業者，努力思考這種新作物怎麼讓他們獲利。
他們希望碳農業倡議可以擴大獎勵碳儲藏活動的清單，把用更好的土壤管理方式來培養土壤碳也納進去。世界各地的農民把這樣的管理稱為碳農業──至少在2006年是如此，那一年，佛蒙特州的柯林斯和人共同創立了一間公司，名為「美國碳農」。
美國碳農將碳權當作商品，也就是碳匯，一公噸大氣的二氧化碳轉換成土壤裡272.5公斤的碳，由農民將這些碳從空氣中固定到土壤，買主是任何想投資土壤再生的人，或是想彌補自己的碳足跡的人。這個計劃雖然最後還是沒能運作，卻令人鼓舞。
不過實際的錢在易手的時候有個可能的風險：要計算土壤碳積存的報酬，會既緩慢又有爭議。這多少是因為土壤並不透明。沒人懷疑種樹可以移除空氣中的碳，並把碳以穩固的型態鎖在土壤中。那就發生在我們眼前，雖然碳一直躲在土壤裡。然而，我們對土壤的了解通常不如其他生態系，要說服政策制定者和其他人相信土壤可以吸收、儲藏碳，格外困難。
如何具體測量碳儲藏量？
培養土壤碳的潛在益處很大，有人就發展出一些通則，讓這種生物帳對齊經濟帳。首先，儲藏的碳量必須可以測量，才能納入會計系統。
第二，儲藏碳的活動必須是額外的措施，這表示採取免耕或覆蓋作物的農業家，先前必須不曾採用這些農法。
第三，培養土壤碳的活動不能有碳洩漏，也就是別處的土壤碳不能因此減少。如果一個農業家採取某種方法培養土壤碳，卻使自己土地的生產力下降，其他農民或牧人因此必須用會破壞土壤碳、把碳釋放到大氣中的傳統方式來補足糧食供應量，就是碳洩漏。換句話說，土壤碳的總合併沒有增加。
第四，碳的儲藏期必須有意義，而這個想法引起一些強烈爭議，主題就圍繞在「永久」的概念上。比方說，有個農民或許在土地上培養了五年的土壤碳，但他把農場賣給別人，那人把土地變成住宅開發地，如此一來，積蓄的那些碳就會在推土機推過後散逸到空氣中。
當土壤碳和微生物、真菌群落都被切開割碎之後，即使是形態最穩定的土壤碳，也會在幾年之內分解，就像樹木儲藏的碳會因火而釋放到空氣中。
為積存土壤碳而付錢的人，當然不希望這種事情發生，但實際情況是農地會易主。不少農地籤的是年年更新的契約。依據經驗，在五年間，大約17％到20％的土地會更換經營者。變動可不少。
一個複雜的生物系統裡很少有什麼是永久的，這很難計量！當然了，就算煤也不是碳儲藏的永久形態。或許只有鑽石是永久的。不過世界各地都有聰明人努力發展出協議，這些協議擬定了自願市場或規範市場，以科學眼光來看很可靠，並且能查證、獎勵那些可以儲藏土壤碳、減少其他溫室氣體的農法。
即使是與全球暖化的商機無關的人，也逐漸關注健康的土壤。農業與自然資源經濟學家榭爾在電話裡告訴我：「現在有許多團體在做大規模的複雜分析，想知道健康土壤和健康田野的價值。我認為這情況會擴大到政策上，而人們愈來愈意識到，有些土地管理能提供各種生態系統服務，而忽略這種管理，我們會付出代價。」
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