侵蚀是一个自然的过程,不断塑造我们周围的景观。人类活动对土地侵蚀率已达到自然水平的100倍,创造出如美国沙尘暴时代的情景。目前侵蚀每年导致约0.5皮克土壤碳横向运动。关于这些碳横向移动是否会导致净大气源或净汇的争议很大。
美国伍兹霍尔研究中心与加州大学的科学家发表在《自然—气候变化》的文章对这一科学争论有了两个重要贡献,他们考虑了土壤沿着整个河网的横向移动并使用了历史土地利用重建观察了土壤侵蚀对净大气碳交换的累积影响。通过这一方法,他们估计,在过去8000年中,由于人为的土地覆被变化,侵蚀引起的碳汇已经抵消了37%的累积碳排放量。
土壤侵蚀是否代表净汇或碳源的问题归结为一个观点。由于只专注于侵蚀导致的碳净损失,这种损失可能是大量的。研究团队估计侵蚀已累计从农田土壤移除了783±243 PG碳,是人为土地覆盖变化导致的历史上排放碳的近4倍。然而,这并不是简单的从土壤损失碳,而是运移到坡下,结束在一个沉积环境中,在那里,可以会比它曾经呆过的陆地上坡部分更稳定。当碳汇的边界扩大到包括连接陆地–复杂低地,由于侵蚀面上碳的动态置换,侵蚀产生大气CO2净汇。
为了估计受侵蚀农业系统中侵蚀产生的碳汇量,研究人员结合了各种数据源为地貌流域直接建模。这种方法估计了全球耕地区域的时空演变;通过地貌定位功能,集成大量土壤碳数据,大量土壤碳储存在侵蚀和沉积地貌部位;通过利用侵蚀模型训练,比较了流域分布的长期侵蚀泥沙通量数据;通过比较侵蚀土壤–大气碳交换土壤侵蚀碳库和横向分布碳量碳储量的差异。最后,使用文献数据限制大量的土壤碳,要么再矿化,要么沿河流网络埋在流域到沿海。
估计结果可能是对侵蚀碳汇的相对保守评价,因为他们只考虑了农田水蚀。自然侵蚀过程中土壤有机质不断重新分配在不同的生态系统,包括森林。此外,由于森林生态系统砍伐后过度放牧的草原侵蚀,人类活动也极大地增加了草原侵蚀速度。此外,越来越多的证据表明,风蚀的重要性的关键证据没有被正确评价。如果考虑了所有的土地用途和侵蚀形式,由于人为的土地覆被变化,总的全球侵蚀引起的碳汇可能会更高,占碳排放量比例较大。
世界各地的土地管理者通过各种最好的管理措施等巨大努力,包括等高线耕作、减少或免耕和覆盖作物的使用,以对抗侵蚀和其他形式的土地退化。这些改进导致最近10年土壤侵蚀率大幅下降。由于大空间和时间尺度的研究,在农业景观并没有捕捉到这些重要管理转变的影响。因此合乎逻辑的结论是,如果在现有管理措施在人类活动加速侵蚀的历史高点得以加强,那么侵蚀引起的碳汇体量将减少。
通过一个历史和更广泛的地理角度来看,研究人员已经提出了令人信服的证据,即土壤横向再分配需要考虑充分理解人为土地覆盖变化对大气CO2浓度的净影响。