政策解决方案

土壤与营养管理

改善农业系统
农业

大约一半的美国农业温室气体排放量来自土壤管理实践,如耕作,施肥和灌溉。然而,许多科学研究表明,设计用于改善土壤健康的管理系统也可以帮助碳封存并减少温室气体排放。

与此同时,它们提供了重要的环境共同益处:它们可以改善水质,抑制病原体,以及一般支持更安全的粉碎机栖息地和生物多样性。他们还可以通过增加土壤可用的水持能力和养分可用性,改善干旱弹性,降低投入成本和减轻侵蚀的养老金,从而使农民和牧场主受益。

扩大这些实践可以增加碳封存并减少农业部门的温室气体排放,导致可能直接受益农业工人的空气和水质改善。

市场挑战

  1. 知识差距

    土壤具有不同的碳封存潜力。计算各种土壤或类似土壤中不同实践的实际隔离潜力将有助于为农民和牧场主提供准确的碳管理建议。这将需要与数字土壤映射和仿真建模集成新的和经济实惠的土壤碳测量技术。

    同时,为了提高氮气利用效率(NUE)并因此减少基本农学氮源的损失,如肥料,土壤有机物,作物残留物,覆盖作物和动物粪便,我们需要更好地了解如何土壤氮可用性和植物氮气需求随时间和空间而变化。整合氮可用性的动态(土壤过程,天气和其他变量调节)与植物氮需求的动态集成的基础研究将实现更好的氮管理和恢复。

  2. 测量技术的高成本

    我们需要可信和透明的机制来验证土壤中杀菌量的碳量,以确认实践在捕获和储存大气的同源方面是成功的2。通过测量土壤碳和土壤堆积密度来计算碳储存的当前技术是耗时和昂贵的。因此,发育经济,准确,标准化的土壤 - 碳测试技术是缩放土壤 - 碳封存的基础。还需要进一步的建模,用于流域到区域规模的氮管理和系统水平评估,以便定量评估保护实践。如果没有低成本的估算单个农场的封存潜力的方法,许多研究人员和政策制定者将继续依赖平均封存估计。

  3. 经济激励和市场需求

    采用碳还原措施的成本和益处往往不清楚农民和农业生产者。这些不确定性中的许多不确定性是由于缺乏标准化的封存和对碳饱和度的理解,土壤封存水平的异质性以及农场实施的可变性。即使存在更好的估计,潜在的高前期成本也限制了采用率。

    减少农业部门的GHG进一步复杂于商品种植系统的本质,这些自然是由蒙癌统治并依赖商业投入。例如,畜牧业合并为生产成本下调,肥料行业越来越集中,以通过市场规模最大化利润。如果这些综合生产商没有看到土壤管理实践和技术的商业案例,则不会在规模上进行温室气体减少。

技术创新示例

技术阶段
研究与开发
验证和早期部署
大规模部署
研发
验证
规模

作物和土壤可以沉淀量较大量的碳。例如,高碳输入作物表型可以通过遗传修饰作物或通过常年化谷物,种子和其他作物来实现,以保持其土壤残留物。另一种方法是将Biochar(植物物质转向木炭)或堆肥,从而可以改善土壤健康。

高螯合作物和土壤
由于Suberin(天然碳聚合物)在整根中,当它们分解而不是正常对应物时,Salk理想植物释放得明显更少。
研发
验证
规模

在没有广泛的土地使用变化的情况下喂养不断增长和日益富裕的全球人口将需要农艺收益率的巨大增长。尽管气候变化引起的可变性降低,降低土壤质量和害虫,但这些收益率必须上升。

为了实现这一目标,我们需要快速转化的技术解决方案,改善气候弹性,并使用新的生产方式。对于最大的影响,生产者应该将这些创新应用于大面积的作物,包括小麦,大豆,米和玉米,这是在全球食品系统的基础上。

作物生产力
主要用作动物饲料,大豆(这里所示)是全球食品系统的关键件。对大豆的需求预计将在未来几十年中显着增加。作物生产力的创新可以帮助满足这种需求而无需广泛的土地使用变化。
研发
验证
规模

我们需要准确,低成本和高效的技术来量化现场土壤碳和氮素股。测量土壤碳和散装密度的目前的技术是耗时和昂贵的。开发遥感土壤 - 碳技术,是经济,准确,标准化的是量化和缩放土壤碳封存的基础。

氮气测量技术还具有显着提高氮气利用效率的潜力,从而将氮气损耗降低到大气(氧化亚氮)和水(作为硝酸盐)。

测量技术
制定准确,低成本和高效的技术,用于测量该领域的土壤碳和氮股,分别对土壤碳封存和降低对环境的氮损失至关重要。
研发
验证
规模

氧化氮(n2o)与氮固定的排放和作物残留物的分解尤为挑战减缓,有很大的潜力可以减少肥料应用和制造产生的排放。诸如增强效率肥料和微生物肥料等技术的开发和采用可以减少对合成或有机肥料的需求,并减少n2o排放。在肥料中使用的氨也是高度排放 - 密集型,并且可以通过直接电化学和太阳能转换过程进行更清洁的,除了可以为传统的氨生产提供低成本的绿色氢气的过程。

低温肥料
微生物肥料可以帮助降低N2O排放。步骤1:在不同的土壤中识别数百万分离的微生物,从而创造了一种复杂的土壤微生物造影地图。第2步:表征关键微生物遗传潜力以修复大气氮,与谷物作物共生关系。步骤3:微调这些微生物,使它们通过根释放氮以满足不断增长的作物的营养需求。

土壤与营养管理政策建议