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農法に起因する土壌炭素動態の見直し
A review of soil carbon dynamics resulting from agricultural practices.
PMID: 32510455 DOI: 10.1016/j.jenvman.2020.110319.
抄録
炭素循環と気候に関する文献には、農業活動が温室効果ガス（GHGs）の排出量を増加させるのか、緩和させるのかという点で、矛盾した結果が示されている。ある意見では、人為的な活動は、その活動から生じる温室効果ガス（GHGs）の総排出量として測定されるカーボン・フットプリントが異なるというものである（この場合、「農作業」）。これに対して、農業は、最善の管理方法を実施すれば、温室効果ガスの排出を緩和することができる可能性があると主張されている。本研究では、土壌、水、養分管理を含む農業の実践に関連して、農業のカーボンフットプリントに関する文献をレビューする。乾燥・半乾燥地域における土壌有機炭素（SOC）を高める管理手法には、従来の耕うん方法から保全耕うんへの転換が含まれていることが報告されている。我々は、高温・低降雨条件に特有の特性を持つ乾燥・半乾燥地域の農業経営では、土壌有機炭素の維持・回復や土壌浸食の抑制に、地中海・熱帯地域とは異なる手法が必要であることを明らかにした。地球規模の気候目標を達成するためには、農法の正味の地球温暖化係数を定量化するために、地域、地域、地球規模の炭素収支を正確に推定することが必要であることを提言する。本研究では、半乾燥地において、小麦と綿花、小麦とトウモロコシを10年間輪作した場合の土壌深部炭素分布の変化を観察するためのケーススタディを実施し、その結果を報告する。その結果、マルチングを施した無耕起の方が、従来のマルチングを施した耕起に比べ、14％（37.2 対 43.3Mgha）高い土壌炭素蓄積量を示した。マルチングを併用して不耕起を行うことで、土壌からの炭素損失が少なくなり、地球温暖化のリスクを軽減することができます。そのため、地球規模のカーボンフットプリントを算出する際には、土地利用の変化に伴う農法や土壌侵食を再考する必要があります。
Literature related to the carbon cycle and climate contains contradictory results with regard to whether agricultural practices increase or mitigate emission of greenhouse gases (GHGs). One opinion is that anthropogenic activities have distinct carbon footprints - measured as total emissions of GHGs resulting from an activity, in this case, "agricultural operations". In contrast, it is argued that agriculture potentially serves to mitigate GHGs emissions when the best management practices are implemented. We review the literature on agricultural carbon footprints in the context of agricultural practices including soil, water and nutrient management. It has been reported that the management practices that enhance soil organic carbon (SOC) in arid and semi-arid areas include conversion of conventional tillage practices to conservation tillage approaches. We found that agricultural management in arid and semi-arid regions, which have specific characteristics related to high temperatures and low rainfall conditions, requires different practices for maintenance and restoration of SOC and for control of soil erosion compared to those used in Mediterranean, tropical regions. We recommend that in order to meet the global climate targets, quantification of net global warming potential of agricultural practices requires precise estimates of local, regional and global carbon budgets. We have conducted and present a case study for observing the development of deep soil carbon profile resulting from a 10-year wheat-cotton and wheat-maize rotation on semi-arid lands. Results showed that no tillage with mulch application had 14% (37.2 vs 43.3 Mg ha) higher SOC stocks in comparison to conventional tillage with mulch application. By implementing no tillage in conjunction with mulch application, lower carbon losses from soil can mitigate the risks associated with global warming. Therefore, it is necessary to reconsider agricultural practices and soil erosion after a land-use change when calculating global carbon footprints.
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