加利福尼亞大學戴維斯分校的科學家通過在有效耕作層更深處，發現堆肥是將碳儲存在半干旱農田土壤中的關鍵，這是抵消CO₂排放的一種策略。

在發表于《全球變化生物學》雜志上的為期19年的研究中，科學家們挖掘了約1.8m的深度，比較了傳統的玉米和小麥耕作系統，有覆蓋作物和使用堆肥的田地中的土壤碳變化。他們發現：

• 常規土壤既不釋放也不存儲太多的碳。
• 在常規土壤上進行表層耕作，雖然表面30cm處的碳增加，但實際上會在該深度以下損失大量碳。
• 當有機認證系統中同時添加堆肥和覆蓋作物時，土壤碳含量在整個研究過程中增加了12.6％，即每年約增加0.7％。這超過了國際“千分之四”的倡議，該倡議要求每年增加0.4％的土壤碳。與僅測量表面耕作層所計算出的碳相比，碳的存儲量也要多得多。

共同第一作者，杰西卡 · 奇亞塔斯博士說：“如果我們花時間和精力去深入了解，那還會有更多驚奇的發現。”

加州大學戴維斯分校土地，空氣和水資源部門的學生說道。“土壤是我們腳下巨大的自然資源。如果我們只考慮在表面耕作，那么我們就錯失了機會。碳就像第二種作物。”

涵蓋農作物，堆肥和碳市場

在全國范圍內，許多研究土壤頂腳碳變化的研究都發現，覆蓋作物系統儲存了碳。加州大學戴維斯分校的研究也發現了耕作層碳的增加，但是從更深的角度來看，覆膜作物釋放出了足夠的碳，這導致了整體凈損失。

加州大學戴維斯分校農業可持續發展研究所的作物系統科學家，共同第一作者尼科爾 · 塔格斯說：“碳存儲給農作物帶來的其他好處，在土壤系統系統中，碳存儲不一定是其中之一。” “通過鼓勵堆肥，我們將取得更大的進步。”

微生物需要均衡飲食

碳必須通過土壤微生物過濾才能在土壤中產生穩定形式的碳。堆肥不僅為土壤提供了碳源，而且還提供了其他重要營養素，這樣可以促使微生物可以有效發揮作用。

加州大學戴維斯分校主任凱特 · 史考夫說：“我們不斷從土壤中流失有機物的一個原因是，我們的重點是給植物施肥，而我們卻忘記了我們也需要養活土壤生態”。

史考夫說，均衡飲食可以使土壤中碳的殘留量與二氧化碳的釋放量產生差異。

當他們的失去失衡時，微生物會尋找缺失的營養，從現有的土壤有機質中開采出來。這導致了碳的損失而不是碳的增加。作者認為，在土壤深處，覆蓋作物的根部提供了碳，但沒有提供穩定碳所需的其他養分。

在干旱氣候中固碳

這項研究是在加利福尼亞北部中央山谷的羅素牧場可持續農業設施進行的，該設施是加州大學戴維斯分校農業可持續發展研究所的一部分。結果表明，像這樣的半干旱地中海氣候的研究地點可能能夠比以前認為的要多得多。

加州糧食和農業部部長卡倫 · 羅斯說：“由于加州投資了將碳固存到土壤中的計劃，因此加州大學戴維斯分校的羅素牧場開展的這項工作非常及時。” “通過添加堆肥將碳固存在土壤中是我們的“ 健康土壤計劃”中的關鍵做法，我們很高興科學和政策努力相互配合并相互支持。”

結果還表明，堆肥有機會通過改善土壤，抵消溫室氣體排放以及將動物和食物廢物轉化為土壤所需的有價值的產品，為農民和環境提供多種相互聯系的利益。