研究发现用于放牧的土地可能会恶化或加剧气候变化麻省理工学院新闻
一项新的研究表明，在全球气候变化方面，放牧牲畜既可能是福，也可能是祸，该研究为如何区分两者提供了线索。 研究表明，如果管理得当，放牧实际上可以增加空气中储存在地下并长期封存的碳量。 但如果过度放牧，就会导致水土流失，最终的结果就是造成更多的碳损失，使土地成为净碳源，而不是碳汇。 研究发现，后者在当今世界上更为常见。 新作品， 今天发表在杂志上 自然气候变化, 对于给定气候区和土壤类型的牧场，提供了确定两者之间临界点的方法。 它还估计了过去几十年因牲畜放牧而损失的碳总量，以及如果实施放牧优化管理，可以从大气中去除多少碳。 这项研究是由麻省理工学院土木与环境工程助理教授 Cesar Terrer 进行的； 任帅，中国科学院博士生，论文与Terrer共同指导； 和其他四个人。 “长期以来，这一直是科学文献中争论的问题，”特雷尔说。 “在一般实验中，放牧会减少土壤碳储量，但令人惊讶的是，有时放牧会增加土壤碳储量，这就是为什么它一直令人困惑。” 他解释说，所发生的情况是，“放牧可以通过缓解光和养分等资源限制来刺激植被生长，从而增加根系对土壤的碳输入，使碳可以在土壤中停留几个世纪或几千年。” 但研究小组在仔细分析了来自世界各地不同放牧研究的 1,473 项土壤碳观测数据后发现，这种方法只在一定程度上有效。 特雷尔解释说：“当放牧强度或放牧动物数量超过阈值时，你就会开始看到一个临界点——土壤中的碳含量急剧下降。” 人们认为这种损失主要是由于裸露土地上的土壤侵蚀加剧造成的。 特雷尔说，随着这种侵蚀，“基本上你会失去大量几个世纪以来一直锁定的碳。” 该团队编制的各种研究虽然有所不同，但本质上都使用了类似的方法，即用栅栏围起一部分土地，使牲畜无法进入，然后在一段时间后从围栏区域内采集土壤样本，并附近可比较的放牧区域，并比较碳化合物的含量。 “除了对照地块和放牧地块的土壤碳数据外，”他说，“我们还收集了许多其他信息，例如该地点的年平均温度、年平均降水量、植物生物量以及植物的特性。土壤，如 pH 值和氮含量。 然后，当然，我们会估计放牧强度——消耗的地上生物量，因为事实证明这是关键参数。” 通过人工智能模型，作者量化了每个参数的重要性，即强度的驱动因素——温度、降水、土壤特性——在调节放牧对土壤碳储量影响的符号（正或负）和大小方面的重要性。 “有趣的是，我们发现土壤碳储量随着放牧强度的增加而增加，然后减少，而不是预期的线性响应，”任说。 通过人工智能方法开发模型并对其进行验证（包括将其预测与基于基本物理原理的预测进行比较），然后他们可以应用该模型来估计过去和未来的影响。 “在这种情况下，”特雷尔说，“我们使用该模型来量化放牧造成的土壤碳储量的历史损失。 我们发现 46 拍克 [billion metric tons] 在过去的几十年里，由于放牧，一米深的土壤碳已经流失。” 相比之下，所有化石燃料每年排放的温室气体总量约为10拍克，因此放牧造成的损失相当于全球所有化石排放量四年多的总和。 他们发现“土壤碳储量总体下降，但变化很大”。 特雷尔说。 分析表明，放牧强度和温度等环境条件之间的相互作用可以解释这种变化，放牧强度越高，气候越热，碳损失就越大。 “这意味着政策制定者应该考虑当地的非生物和生物因素，以有效管理牧场，”任指出。 “通过忽略如此复杂的相互作用，我们发现使用 IPCC [Intergovernmental Panel on Climate Change] 全球范围内的指导方针将低估放牧引起的土壤碳损失三倍。” 该团队采用结合当地环境条件的方法，制作了全球高分辨率地图，显示最佳放牧强度以及碳开始快速减少的强度阈值。 这些地图预计将成为评估现有放牧实践的重要基准，并为当地农民如何有效管理其牧场提供指导。 […]
麻省理工学院一年级学生在支持性同伴社区中获得实践研究经验麻省理工学院新闻
在麻省理工学院今年 1 月的独立活动期 (IAP) 期间，对土木与环境工程 (CEE) 感兴趣的一年级学生参加了为期四周的本科生研究机会计划，称为迷你 UROP (1.097)。 这个由六个单元组成的科目将一年级学生与一名 CEE 研究生或博士后导师配对，让他们深入了解该系正在进行的跨学科研究。 总体而言，该系的八个实验室向 2024 届学生敞开了大门，他们渴望利用这个机会与现有学生合作，并围绕他们的兴趣建立一个社区。 “迷你 UROP 为一年级学生提供了一个体验我们系开展的多样化气候和可持续发展研究的机会，”CEE 系主任兼 JR 东日本教授 Ali Jadbabaie 说道。 “在协作、支持性的教育环境中培养实践经验是我们使命的核心，即让学生掌握积极塑造我们社会、系统和地球的未来所需的技能。” 迷你 UROP 也使担任导师角色的研究生和博士后受益。 导师支持是成功完成迷你 UROP 项目的关键组成部分，需要研究生和博士后磨练他们的领导和教学技能。 “我一直对指导本科生并希望有人帮助我完成我的项目感兴趣，”博士后兼导师胡悦说。 “参与这个项目让我很兴奋，因为我的研究引起了本科生的兴趣。” 通过互动研讨会指导学生 今年的迷你 UROP 的准备工作于 11 月底开始，当时参与者参加了闪电讲座，这一活动为导师们提供了一个机会，以闪电般的速度介绍他们的研究项目。 然后，一年级学生对他们感兴趣的项目进行排名，并根据他们的喜好进行匹配。 该部门研究的跨学科性质为参与者提供了广泛的项目可供开展，从重新定义自动驾驶汽车的部署到减轻干旱对农作物的影响。 当 11 名参与者中的每一位都被匹配到一个项目后，迷你 UROP 启动午餐将学生和导师聚集在一起，并确保每个小组都有开放的沟通渠道。 在迷你 UROP 期间，参与者参加了由土木与环境工程通信实验室（CEE Comm Lab）经理 Jared Berezin 主持的三个研讨会。 交流实验室是为 […]