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Global variation in soil carbon sequestration potential through improved cropland management
Global Change Biology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2021-11-02 , DOI: 10.1111/gcb.15954 Malte Lessmann 1 , Gerard H Ros 2 , Madaline D Young 2 , Wim de Vries 2
Global Change Biology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2021-11-02 , DOI: 10.1111/gcb.15954 Malte Lessmann 1 , Gerard H Ros 2 , Madaline D Young 2 , Wim de Vries 2
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Widespread adoption of improved cropland management measures is advocated to increase soil organic carbon (SOC) levels, thereby improving soil fertility and mitigating climate change. However, spatially explicit insight on management impacts is limited, which is crucial for region-specific and climate-smart practices. To overcome these limitations, we combined global meta-analytical results on improved management practices on SOC sequestration with spatially explicit data on current management practices and potential areas for the adoption of these measures. We included (a) fertilization practices, i.e., use of organic fertilizer compared to inorganic fertilizer or no fertilizer, (b) soil tillage practices, i.e., no-tillage relative to high or intermediate intensity tillage, and (c) crop management practices, i.e., use of cover crops and enhanced crop residue incorporation. We show that the estimated global C sequestration potential varies between 0.44 and 0.68 Gt C yr−1, assuming maximum complementarity among all measures taken. A more realistic estimate, not assuming maximum complementarity, is from 0.28 to 0.43 Gt C yr−1, being on the lower end of the current range of 0.1–2 Gt C yr−1 found in the literature. One reason for the lower estimate is the limited availability of manure that has not yet been recycled. Another reason is the limited area for the adoption of improved measures, considering their current application and application limitations. We found large regional differences in carbon sequestration potential due to differences in yield gaps, SOC levels, and current practices applied. The highest potential is found in regions with low crop production, low initial SOC levels, and in regions where livestock manure and crop residues are only partially recycled. Supporting previous findings, we highlight that to encourage both soil fertility and SOC sequestration, it is best to focus on agricultural soils with large yield gaps and/or where SOC values are below levels that may limit crop production.
中文翻译：
通过改善农田管理来改变土壤固碳潜力
提倡广泛采用改良的农田管理措施，以提高土壤有机碳 (SOC) 水平，从而提高土壤肥力并缓解气候变化。然而，对管理影响的空间明确洞察力是有限的，这对于特定区域和气候智能型实践至关重要。为了克服这些限制，我们将改进 SOC 封存管理实践的全球元分析结果与当前管理实践和采用这些措施的潜在领域的空间明确数据相结合。我们包括（a）施肥实践，即有机肥的使用与无机肥或不施肥相比，（b）土壤耕作实践，即相对于高强度或中等强度耕作的免耕，以及（c）作物管理实践， IE，覆盖作物的使用和增强作物残留物的整合。我们表明，估计的全球 C 封存潜力在 0.44 和 0.68 Gt C yr 之间变化-1，假设所采取的所有措施之间具有最大的互补性。在不假设最大互补性的情况下，更现实的估计是从 0.28 到 0.43 Gt C yr -1，处于当前范围 0.1-2 Gt C yr -1的下限在文献中发现。估算值较低的一个原因是尚未回收的粪肥供应有限。另一个原因是考虑到它们当前的应用和应用限制，采用改进措施的区域有限。我们发现由于产量差距、SOC 水平和当前应用实践的差异，碳封存潜力存在很大的区域差异。在作物产量低、初始 SOC 水平低的地区以及牲畜粪便和作物残茬仅部分回收的地区，潜力最大。支持先前的研究结果，我们强调，为了鼓励土壤肥力和 SOC 固存，最好关注产量差距较大和/或 SOC 值低于可能限制作物生产的水平的农业土壤。
更新日期：2022-01-05
中文翻译：
通过改善农田管理来改变土壤固碳潜力
提倡广泛采用改良的农田管理措施，以提高土壤有机碳 (SOC) 水平，从而提高土壤肥力并缓解气候变化。然而，对管理影响的空间明确洞察力是有限的，这对于特定区域和气候智能型实践至关重要。为了克服这些限制，我们将改进 SOC 封存管理实践的全球元分析结果与当前管理实践和采用这些措施的潜在领域的空间明确数据相结合。我们包括（a）施肥实践，即有机肥的使用与无机肥或不施肥相比，（b）土壤耕作实践，即相对于高强度或中等强度耕作的免耕，以及（c）作物管理实践， IE，覆盖作物的使用和增强作物残留物的整合。我们表明，估计的全球 C 封存潜力在 0.44 和 0.68 Gt C yr 之间变化-1，假设所采取的所有措施之间具有最大的互补性。在不假设最大互补性的情况下，更现实的估计是从 0.28 到 0.43 Gt C yr -1，处于当前范围 0.1-2 Gt C yr -1的下限在文献中发现。估算值较低的一个原因是尚未回收的粪肥供应有限。另一个原因是考虑到它们当前的应用和应用限制，采用改进措施的区域有限。我们发现由于产量差距、SOC 水平和当前应用实践的差异，碳封存潜力存在很大的区域差异。在作物产量低、初始 SOC 水平低的地区以及牲畜粪便和作物残茬仅部分回收的地区，潜力最大。支持先前的研究结果，我们强调，为了鼓励土壤肥力和 SOC 固存，最好关注产量差距较大和/或 SOC 值低于可能限制作物生产的水平的农业土壤。
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