俄亥俄州立大学的土壤科学家Rattan Lal表示，全球的农业土壤有潜力吸收如今大气中13%的二氧化碳——相当于自1980年以来释放到大气中的每一盎司二氧化碳的吸收量。这个说法很大胆，但全球的研究人员正在挖掘证据，证明即使是农牧业的细微改变也能对碳封存产生重大影响。
一些种植者已经采纳了一种称为再生农业的方法，该方法旨在通过堆肥、全年保持田地种植、减少耕作和增加植物多样性等既有实践来提高土壤肥力和水分保持能力。由于这些策略还能显著增加土壤储存的碳量，一些农业研究人员现在正在论证其在应对气候变化中的使用。今年将有七个国际会议探讨土壤封存温室气体的潜力。
Lal最初想到土壤作为强大的碳汇（pdf）并不是出于对气候变化的兴趣，而是出于对土地本身以及依赖其生产力的人们的担忧。而碳含量低的土壤往往干燥且容易侵蚀，富含碳的土壤则颜色深、疏松、肥沃且湿润。在20世纪70年代和80年代，Lal在非洲研究土壤，那里的有机质含量极低，土壤硬得像水泥。在那里，他遇到了全球变暖研究的先驱Roger Ravelle。当Lal对贫瘠的土壤发表绝望的评论时，Ravelle建议碳已经转移到了大气中。“我告诉Roger我不知道它去了哪里；我只想把它弄回来，”Lal回忆道。
Ravelle说对了。数百万年来，植物与土壤微生物之间的自然合作一直有助于调节大气中的二氧化碳水平。在光合作用过程中，植物从空气中吸收二氧化碳，并将其转化为糖和其他碳基分子。其中一些碳产物从根部转移到共生真菌和土壤微生物，它们将碳以腐殖质的形式储存在土壤中。
大约10000年前农业的发明扰乱了这些古老的土壤形成过程。当人类开始排干和耕犁天然表土进行种植时，他们暴露了埋藏的碳，使其与氧气接触，产生二氧化碳并释放到空气中。畜牧业使情况变得更糟，因为驯养的动物开始将草原啃食殆尽。在地面裸露的地方——无论是过度放牧还是将田地一年中部分时间闲置的常见做法——光合作用停止，土壤中的碳储存也随之停止。Lal估计，自农业出现以来，土地利用变化（如这些）已从世界土壤中剥离了700亿至1000亿吨碳，并将其泵入地球的大气、海洋和湖泊。如今，农业和其他土地利用变化约占全球温室气体排放量的三分之一。
为了量化农业用地土壤的碳封存潜力，加州大学伯克利分校的土壤科学家Whendee Silver正在加利福尼亚州尼卡西奥附近一个占地539英亩的养牛场进行一项首创研究。在一个与牧场主以及当地和州土地管理组织合作的项目——Marin Carbon Project——中，她和她的学生正在测试由城市庭院垃圾（如树叶、树枝和草屑）和农业废弃物（包括粪肥和玉米秸秆）制成的堆肥对碳储存的影响。
尽管之前的实验表明堆肥可以增加土壤碳含量，但Silver是首批研究现实世界的牧场主是否能有效利用它来丰富其牧场的土壤的人之一。在单次施用堆肥两年后，她已经发现了土壤碳含量的显著增加，这可能是由于植被生长增强所致。根据她的研究结果，Silver预测加利福尼亚州2800万英亩的牧场可以吸收4200万吨二氧化碳——这几乎相当于该州发电厂一年产生的二氧化碳的40%。要实现这一点，每英亩土地只需吸收1.5吨二氧化碳。Silver说：“根据我们在实验中看到的情况，每英亩1.5吨是可行的。”
在澳大利亚，新南威尔士州土地和水资源保护局的土壤生态学名誉专家Christine Jones正在测试另一种有前景的土壤改良策略，即依靠多年生草。由于在没有活体植物的情况下碳封存会停止，Jones和澳大利亚西部12位牧场主正在通过种植常年保持绿色的草来努力提高土壤碳含量。与堆肥一样，这种方法已经通过实验得到了验证；Jones现在希望证明它可以在实际牧场中应用，并且由此产生的碳捕获可以被准确测量。在四年的时间里，她记录了草原的碳含量，当项目的第一阶段将于今年8月结束时，慈善家Rhonda Willson将根据牧场土壤中每增加一吨碳的量向牧场主支付报酬。“我们过去几年记录的变化将令世界震惊，”Jones说。
Silver和Jones希望他们的项目能够证明农民、牧场主和其他土地管理者在减缓吸热温室气体的排放方面可以发挥的作用。Lal表示，最大的机会在于世界上最贫瘠和最受侵蚀的土壤，如撒哈拉以南非洲、南亚和中美洲。那里的成功将取决于为农民提供改善土地的工具和知识，以及为他们改善土壤碳含量提供经济补偿。
在像美国这样更富裕的社会，情况也是如此，那里的多数农场通过大量施用化肥来追求产量。改变长期习惯需要一个奖励体系，不仅奖励土地管理者生产的玉米或牛肉，还奖励他们能够为自己的地产增加的碳。Lal说：“农民应该因保护生态系统而获得报酬。这是值得付费的事情。”
再生农业 一种旨在通过作物多样性和轮作等技术来保护土壤等自然资源的方法。
碳汇 能够储存碳并阻止其逸散到大气中的储存库。妥善管理可以将农业土壤变成强大的碳汇。
Marin Carbon Project 加利福尼亚州科学家和牧场主的一项联合努力，旨在研究牧场吸收碳的潜力。
堆肥 由腐烂的有机物制成的肥料。通过促进植物生长，堆肥有助于增加土壤碳储存。
多年生草 根据一项正在进行的澳大利亚研究，在牧场种植常年保持活力的草也能增加土地中捕获的碳量。
