富含碳的礦物質(zhì)，有機(jī)材料和生物–土壤的這些各種成分對(duì)于吸收水和分解污染物是必不可少的。營養(yǎng)物質(zhì)在有機(jī)物質(zhì)和活生物體之間具有適當(dāng)?shù)钠胶猓稍谕寥乐嗅尫硼B(yǎng)分，使健康的農(nóng)作物得以生長。(照片：S。Mehetre /巴巴原子研究中心)
古希臘歷史學(xué)家Xenophon曾經(jīng)寫道：“要成為一名成功的農(nóng)民，首先必須了解土壤的性質(zhì)。”公元前400年的說法在今天仍然是正確的，豐富而肥沃的土壤(生產(chǎn)健康作物所必需的)依賴于關(guān)鍵的土壤成分，例如碳。
了解土壤中的碳水平(取決于環(huán)境條件和人類活動(dòng)而變化)對(duì)于農(nóng)民種植健康且高產(chǎn)的農(nóng)作物而無需使用過多的肥料和保護(hù)土壤至關(guān)重要。由于采用了核技術(shù)，在過去幾年中，這變得越來越容易，而曾經(jīng)需要去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤分析的工作現(xiàn)在可以由農(nóng)民使用新的土壤有機(jī)碳檢測(cè)試劑盒在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。
原子能機(jī)構(gòu)與聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(糧農(nóng)組織)合作，一直在努力改善對(duì)健康土壤和收成的土壤資源管理。通過IAEA的技術(shù)合作計(jì)劃交付的IAEA專家提高了人們對(duì)土壤健康的認(rèn)識(shí)，并進(jìn)行了針對(duì)土壤和水質(zhì)的先進(jìn)核技術(shù)的培訓(xùn)(請(qǐng)參閱核技術(shù)如何幫助檢測(cè)土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)量?)。每年，印度有多達(dá)1萬名有機(jī)農(nóng)民從這項(xiàng)技術(shù)中受益，并定期監(jiān)測(cè)土壤有機(jī)碳以優(yōu)化作物產(chǎn)量。
印度轉(zhuǎn)向有機(jī)農(nóng)業(yè)
在化肥，灌溉系統(tǒng)和高產(chǎn)農(nóng)作物品種的推動(dòng)下，印度的農(nóng)業(yè)部門在1960年代和1970年代初經(jīng)歷了農(nóng)作物產(chǎn)量的激增，從而引發(fā)了“綠色革命”。盡管這場(chǎng)革命增加了農(nóng)民的收入和產(chǎn)量，但肥料的過量使用影響了土壤質(zhì)量，在某些情況下還導(dǎo)致土壤退化。
“在印度的過去五年中，我們確實(shí)看到了向有機(jī)投入的轉(zhuǎn)變正變得越來越普遍，”孟買核農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)部Bhabha原子研究中心(BARC)的科學(xué)官Sayaji T. Mehetre說，印度。“在政府支持這一轉(zhuǎn)變和人民意識(shí)增強(qiáng)的情況下，全國各地對(duì)有機(jī)產(chǎn)品的需求開始增長。”
對(duì)于印度農(nóng)民來說，要滿足這種不斷增長的需求，就意味著了解他們土壤的有機(jī)碳含量，這可以幫助解決土壤退化問題。
健康的土壤和高產(chǎn)
土壤不僅是污垢，而且實(shí)際上是由富含碳的礦物質(zhì)，有機(jī)材料和生物組成的。土壤的各種成分對(duì)于確保其健康以及吸收水和分解污染物的能力至關(guān)重要。當(dāng)土壤中有機(jī)物質(zhì)和活生物體保持健康平衡時(shí)，養(yǎng)分就會(huì)釋放出來，并可以被農(nóng)作物用來生長。但是，營養(yǎng)素過少或過多都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。
糧農(nóng)組織/國際原子能機(jī)構(gòu)聯(lián)合食品核技術(shù)中心土壤肥力綜合管理專家約瑟夫·阿杜-賈姆菲說：“新方法使農(nóng)民更容易使用播種前和收獲后的樣品來確保土壤長期健康。”和農(nóng)業(yè)，致力于發(fā)展和改善可持續(xù)農(nóng)業(yè)的土壤資源管理。
Adu-Gyamfi解釋說，BARC的科學(xué)家正在通過對(duì)田間土壤進(jìn)行13 C采樣并確定土壤中有機(jī)碳的分解和變化來探索土壤中自然碳13(13 C)隨時(shí)間的變化。
在印度，已經(jīng)開發(fā)了測(cè)試套件來確定和糾正有機(jī)作物上使用的肥料量。能夠在馬哈拉施特拉邦和安得拉邦的小農(nóng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，現(xiàn)在可以檢查他們的土壤是否肥沃，足以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，或者需要進(jìn)行有機(jī)調(diào)整。
“這些工具包使我能夠立即將肥料輸入量調(diào)整為最適合我田地土壤的肥料，”西部馬哈拉施特拉邦一個(gè)村莊Nimgaon Ketaki的農(nóng)民Madhukar Hegade說。印度東南海岸的安得拉邦政府現(xiàn)在決定使用該測(cè)試套件來分析整個(gè)邦的土壤有機(jī)碳狀況。
測(cè)試僅需20分鐘。土壤有機(jī)碳檢測(cè)套件包含兩種解決方案和一個(gè)色卡。一旦將溶液添加到土壤樣品中，農(nóng)民就可以根據(jù)圖表讀數(shù)調(diào)整有機(jī)肥料的含量，以確保土壤健康。
核技術(shù)如何幫助檢測(cè)土壤有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化?
土壤有機(jī)碳可能是土壤中最重要的成分，因?yàn)樗绊懲寥澜】挡⑻峁┩寥赖纳飳W(xué)特性。科學(xué)家利用土壤中自然豐富的碳13(13 C)的變化來確定隨時(shí)間推移向土壤中輸入的碳的來源，并確定分解以及土壤中有機(jī)碳的中長期轉(zhuǎn)換或變化。有效的土壤肥力管理措施。
在測(cè)試土壤有機(jī)碳水平時(shí)，會(huì)在不同的位置(例如，農(nóng)田和非農(nóng)業(yè)土地)以及不同的土壤層中采集土壤樣品。然后對(duì)這些樣品進(jìn)行處理，并使用質(zhì)譜儀測(cè)量土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定碳同位素比(13 C / 12 C)。這項(xiàng)測(cè)量揭示了最近的植物殘?jiān)ㄟ^枯死的植物材料和根部周轉(zhuǎn)進(jìn)入土壤的比率與較舊的有機(jī)土壤材料的比率。因此，使用13 C可使原始植被的碳沉積物與近期植被的碳沉積物區(qū)別開來，從而使科學(xué)家和現(xiàn)在的農(nóng)民能夠推斷出植被的變化以及生態(tài)系統(tǒng)中土壤有機(jī)碳的動(dòng)態(tài)變化。
