二氧化碳、甲烷、氯氟烃类以及一氧化二氮所引起的地球变暖的潜在严重性，导致了世界性的会议，各国的首脑都在会上发了言，并涉及有关的环境问题。简言之，在过去的150年以来，地球大气层的二氧化碳浓度，已增加了20~25%，如果没有减轻缓和的措施，在未来100年内可以轻而易举地再增加一倍。

这四种气体好比温室的薄膜覆盖，阻止了热量向外层大气层的扩散，以抵消入射的阳光。这四种气体折算威等量的二氧化碳，共计约99亿公吨/年，其中美国为23亿公吨，占全部的23.33%。

问题主要由二氧化碳所引起，二氧化碳来自石油、天然气、煤的燃烧（交通和加热所需的能量）；森林的破坏，农作物吸收土壤有机物作氮源以及其他。发达国家温室效应所产生的这些气体要多3倍甚至更高些。到下世纪，其后果将使地球的平均温度升高1~5℃。气候带将改变，极地冰将融化，作物和家畜的反应则将因物种而有不同，其中有些后果将是灾难性的。

扭转温室效应的战略设想，可区分为两大类，第一类是降低二氧化碳的扩散。包括1. 贮存二氧化碳，2. 寻求替代能源。第二类是把释放物分离隔绝开来，使之成为地球化学和生物库的一部分，使它们放慢转化而表现为相对地稳定。包括：1. 在南极海洋投放铁元素。2. 造林，增加植物生物量。3. 在盐碱地种植耐盐植物。4. 提高土壤有机质水平。具体做法是：a. 免耕少耕栽培法；b. 控制作物残茬、厩肥和城市垃圾；c. 控制碳和氮向土壤的投入，以利土壤有机质的积累；d. 加入碳源，以促进非共生固氮作用；e. 改进耕作制，种植高产富残茬的，根系深的作物，及生物固氮作物；f. 改良土壤，使之起有机质与土壤结合的纽带作用；g. 经营小农场，鼓励农场主多植树木和肥土的作物：h. 鼓励植物育种规划，改良脊薄土壤，使之积累有机物质；i. 轮作中安排高生物量的作物，以生产更多的残茬。5. 化学捕获煤气管道中的二氧化碳。

由于二氧化碳占全部问题的三分之二，又是农业的首要问题，所以这里重点讨论二氧化碳的问题。至于其他问题是有办法对付的，至少是可以部分地解决。

当前的目标是每年至少防止或隔绝30~40亿公吨的二氧化碳。实际上每年的二氧化碳释量为60~80亿公吨。其中的半数正在设法使其隔离“入库”，但还未完全证实其可能性。十分可能的是将它们加入到地球的植物“生物量”（biomass）和土壤物质中去，而不是进入海洋。

业已出台的各种对策遭受到科学界的批评，原因可能是误以为任何一种对策都足以解决全部的问题，这当然是不可能的。但是每若干种解决5-15%则是可能的。事实上，可供选择的对策这么多，又有科学、工程和农业的可行的技术，地球的变暖问题在未来若干年里是可以克服的。

据估计，保存能量和提高燃料效率这两项就可以解决美国释放的二氧化碳的约25%，保存能量的开支是很省的。

使用生物量作燃料是一种“替代能源（alternative energy），它可以保存更多的来自大气层中的碳，以替代化石燃料中释放的碳。太阳能和风能仍有很大的潜力，不过需要改进。原子能也很有潜力，特别是核聚变能，未来是很有前途的。单独的核能就足以克服预期的温室效应。

马丁（Matin）等曾研究给南极海洋投放铁，以促进浮游植物繁殖的可能性。据估计，每年可以固定18亿公吨的碳，使之大部分沉淀于海底。研究还在进行中。如果这个方法行之有效，那就无需全部实现，有它的10%或20%也就很不错了，就可以减少对生态系统的干扰了。铁的花费是相对较少的，每公吨碳的固定只要约3美元，倒是撒布这些铁于海洋的代价很高昂。

大气二氧化碳的第二个大来源是砍伐森林，反其道而行之，造林是缓减二氧化碳的重要措施。植树的数目应以几十亿计。虽然大多数的森林砍伐发生在热带雨林，在美国造林仍然是值得的。有人建议，如果把美国的7000万英亩农田的边缘都植上树木，就可以收到相当的效果。所需的树木数大约为100~200亿株之间，经过一定年岁以后，就可以每年解决全球5%的二氧化碳的问题。

据华德威尔（Woodwell）估计，只要有半个美国大的面积（约4亿公顷），全部实行人工植林，就可以解决全部的二氧化碳问题。但是，缓和二氧化碳的问题是要多渠道进行的，大规模的全球造林可以轻而易举地减轻20%的世界性问题，而且还带来其他许多利益。

世界上有许多地区的植被稀疏，土壤有机质含量很低，因为它们太盐碱化了，其中许多土地是靠近海边的。格林（Glenn，1992）等指出，有1.2亿以上公顷的土地，可用来种植耐盐植物（已知的一群喜盐植物），它们能够每年固定7亿公吨的碳，如果能百分之百的贯彻执行，每年可以解决20%以上的二氧化碳问题。任何局部的解决都是有益的贡献。

或许固定碳的最佳选择是把碳引向土壤有机质的积累上去。土壤需要改良，土壤中积蓄有机物质，大气层的二氧化碳就可以减少。煤和石油释放的碳就可以转化为土壤有机质。

全球土壤的有机质水平应增加一倍，才是理想的土壤。可是现在大气层的二氧化碳含量还不足以把土壤有机质平均增加40%。从目前的趋势来看，在未来几十年里，大气层中的新生二氧化碳将足够在任何地方把土壤有机质增加一倍。

免耕和少耕法栽培已经获得增加土壤有机质的效果。继续并广泛地推广少耕法，将可以把每年使用化石燃料产生的二氧化碳量的5%以上固定于土壤中。不可能所有的农场都实行免耕法，但考虑到还有作物残茬、厩肥和城市垃圾的额外投入，那么，固定在土壤中的有机质总量就会大得多。光是在美国，一年就可以固定1亿公吨以上的碳，十倍以上于世界已达到的水平。大规模的土壤改良是会成功的，只要免耕农业在世界范围内大面积的推广，大气中的二氧化碳水平可以明显降低。

将碳固定到土壤有机质中去，有很多对策是有效的，其中之一是投入的物质要适合土壤和作物，用以改良土壤的有机质目的是改良土壤，而不在提供营养物质。有机改良物质的价值直接取决于有机碳的含量。土壤的碳：氮比是必须首先要了解的，如果需要氮不活动（防止流失），碳：氮比就升高；反之，作物需要有机氮，比率就下降，只要碳：氮比不低于7，氮可以尽量用最高的比值。通常这意味着有机质和氮源将同时被利用，更多的有机碳则将被固定于土壤中。无机氮肥时常会增加土壤有机质，因为产量高了，根系和残茬也就多了。

随着碳的加入土壤，生物固氮就需要加强。目前全球的生物固氮量约1亿公吨，这个数量足以在碳：氮比为10：1的条件下，可每年固定10亿公吨的碳。生物固氮每增加10%，就可以缓解3%的世界性二氧化碳问题。

在轮作中多种些豆科作物就可以增加农业土地上的生物固氮。种植生物量高的作物，可以提供大量碳：氮比高的作物残茬。这些作物有利于非共生固氮作用，将它们安排在轮作中可以改良土壤，土壤中固有的微生物能通过生物固氮利用这些残茬。在美国，只要有10%的耕地在轮作中安排像苏丹草-高粱杂种这样的作物，每公顷即能生产40公吨的有机碳，即每年总量为6亿公吨。在土壤中通过生物固氮而得以持续固定。即使是一部分，也可以解决全球二氧化碳问题的5~10%，如果全世界都这么做，当然效果将更好。

深根作物像苜蓿（alfalfa），其根系可深入土壤达3米或更深，能在土壤内积累大量的有机物质，有助于增加固碳的数量。在土壤深层的有机质因缺氧而分解缓慢，这使得更多的碳就保留下来。实际上，在有机质分解过程中，存在着一种氧-乙烯的控制机制，乙烯是在低氧下产生的，它抑制涉及的有机质。硝态氮是氧的来源，促进土壤有机质分解，即使添加有机质也一样。氨态氮较之硝态氮更有利于长时间里提高土壤有机质水平。

多价阳离子是使有机质与土壤粒子结合的重要机制，各种提高土壤有机质的努力一直忽视这一重要的现象，钙是达到此目的的最重要的阳离子。石膏和石灰是钙的主要来源。现在亟需研究的是，需要多少钙使与土壤结合，以及钙是怎样使土壤有机质退化的机理。铁是一种很好的接合剂，在土壤改良中使用钙铁与有机质结合，可能是最大的秘诀。

在过去，绝大多数的农场通常都不考虑保持或增加土壤有机质的措施，大型农场成为一种趋势，它们致力于单一化的作物，劳力和投入要节省，很少关注厩肥的使用，而小土地农场主则多注意于能够提高土壤有机质的措施，他们着眼于土壤的长久利益。控制地球温室效应的长远目标必须认识到这种关系的重要性，对政府来说，最好应该组织这种为种植者所需要的改良活动。分解这些大型农场，可能是有助于扭转地球变暖问题的重要战略措施。

向营养缺乏的自然生态系统施肥是增加“群丛生物量碳”（standing biomass carbon）和土壤有机质的良好措施。土壤和工业所扩散的一氧化二氯的量是足够的，至于使用某些微量营养素是否有利，还不清楚，需要充分的研究。空气中有些微量营养素被视为污染物，下水道中的污泥物以清理为由，常常被转移到自然土地上去，其用量大大超过自然植被的营养所需。如果这也算是为了增加群丛生物量，那么，其用量必须要比迄今的稀薄得多。目标任务各不相同的机构应该有更好的协调。

几十年来，作物育种对作物生产起了很大的作用。其成就之一就是以消耗新的土壤有机质为代价。所谓矮秆小麦，就是提取高收获量而留给土壤很少的残余物，其实，植物育种家可有许多途径帮助缓和温室效应。例如培育新的适于酸性土、盐碱土、通气不良土等的品种，使这些土中的碳含量较以前为高。培育固氮效率高的新品种，可以固定更多的碳。以改良土壤为目的，培育根系发达的作物，也很有用。

高生物量作物曾作为潜在的能源加以研究，像苏丹草-高粱杂种就可产生每公顷约40公吨有机质的碳，通过作物育种还可以使其提高。所以“只要把碳固定贮藏在土壤和树木中，取代化石燃料，以缓慢气候的变暖，美国的农业是大有希望的。”

总之、在地球变暖问题上，部分缓减二氧化碳的措施有好几种，即使工业措施可以隔离碳，但是任何单独的措施都无法做到这一点。多种方案同时并举，是提高土壤有机质水平的最佳选择，同时，也还可以减轻土壤冲刷和土壤板结。此外、边隙土地也需要栽种利用起来。

[Communications in Soil Science and Plant Analysis Vol. 25 NO. S 1-2 1994]