在北卡罗来纳州沿海平原的一段乡村公路旁，坐落着一片不寻常的森林。近20米高的马尾松树枝叶繁茂，呈现出翠绿的颜色，树下覆盖着柔软蓬松的草地，在微风中轻轻摇曳。树木之间距离很宽，约6到9米，并且去除了低垂的树枝，形成了一个空旷、如教堂般的大厅，阳光透过松针斑驳地洒下。
这片林地散发着一种奇异的宁静、原始的气息。远处传来一阵低沉的哞叫声，揭示了远处移动的庞大黑色身影。一辆皮卡车驶近，打破了沉思，从中跳下一位戴着棒球帽、身材清瘦的中年男子。
“我是伯龙·莱尼尔，”他说，伸出手。“抱歉迟到了。我刚给一头小牛接完生。”
莱尼尔的红安格斯牛，这些身影，悠闲地走了过来。这片100英亩的森林是他400英亩的松木农场的一部分，是它们放牧的场地——这是古老技术“林牧复合”（一种森林与动物的整合）的现代体现。
对莱尼尔来说——他是一位三代种植者，他的祖先曾在他现在的松树林里种植烟草——这种不寻常的耕作方式，他已经培养了30多年，是常识。这些树木通过定期的木材销售增加了他的收入，而牛在不被迫在90华氏度的高温下啃食苏丹草时，能提前20天长肥。
他滔滔不绝地谈论着这里为野生动物提供的栖息地、水土保持以及这片土地带来的平静。“我爱这片土地的原始、宁静，”他在驾驶着皮卡车穿过他的牧场时，用一种舒缓的南方口音说道，仿佛置身于“侏罗纪公园”的农业之旅。他指着他刚才接生的那头小牛，它湿漉漉地、摇摇晃晃地站在一个散发着甜美香气的林间空地上。“谁不想在一张漂亮的、有阴影的草地上分娩呢？”
除去皮卡车和一些电围栏，这幅景象可能在石器时代就会出现，当时人类首次驯化了在肥沃月湾游荡的原牛。这项实践是最早的农业活动之一，但现代农场和牧场光秃秃的田野和饲养场基本上已经将其淘汰。
然而，环境科学家认为，林牧复合的重新兴起是减缓气候变化的一种方式。牲畜产生所有农业排放的_三分之二_，而牛的打嗝产生的甲烷占这部分的最大份额。莱尼尔对全球变暖是否真实持怀疑态度，但他的松树通过将_二氧化碳_从天空吸收到土壤， nonetheless 正在帮助抵消他的牛对地球灾难的贡献。
全国各地的农民和牧场主正在回溯农业历史，试图将他们管理的土地转变为对抗气候变化的武器。总的来说，耕作每年向大气中排放约80亿吨碳。这几乎占_四分之一_的排放量——大致相当于供暖和电力生产的总和，远超交通运输。
虽然美国农业部（USDA）的初步数据显示，林牧复合农场的数量虽然微小但正在增长，但其他能够从空气中吸收温室气体的技术——统称为“碳农业”——正在经历更大的复苏。曾经普遍存在的犁耕做法，即在耕作地面时将土壤中的碳排放到大气中，已经从21%的耕地上消失。覆盖作物，通常在休耕期播种，然后在田间让其分解，也越来越受欢迎。
自20世纪90年代以来，这些做法一直在稳步增长，即使是为通用磨坊（General Mills）和麦当劳（McDonald’s）等公司供货的大规模农场也在采用。但对于占美国种植者大部分、资金紧张的中型农民来说，采用这些技术可能是一个挑战。虽然这些方法可以降低成本（较少的耕作意味着更少的拖拉机燃油，更肥沃的土壤需要更少的肥料），但它们也可能面临产量风险。农艺师正在制定一份路线图，帮助人们投资于这些变革——并将气候意识的做法提升到一个能够养活全球75亿人口的水平。
找到这些答案对地球至关重要。根据俄亥俄州立大学碳管理与封存中心主任拉坦·拉尔（Rattan Lal）的分析，基于农场的排放捕获可能使我们大部分，甚至全部，实现《巴黎协定》的目标。“这是联合国某个机构拍板决定：‘你必须完美地做到一切’，”他说。“即使我们能够达到最佳条件下的_一半_，或者_三分之一_，我们也将有所作为。”
在北卡罗来纳大学附属的樱桃农场（Cherry Farm），这是一个占地2200英亩的设施，离莱尼尔的牧场不远，生物学家托马斯·莫雷诺（Tomás Moreno）在有机种植的玉米杆的狭窄过道间穿行，然后停在一座放置在土壤上的密封金属箱旁边。他将一根注射器穿过盖子上的橡胶垫圈，抽取从地下渗出的空气。这份样本将送往美国农业部的实验室进行温室气体含量分析。
作为2018年启动的一项长期项目的一部分，莫雷诺和他的同事们全年都在代表十多种耕作制度的试验田中重复这个过程。“我们仍然是问题多于答案，”莫雷诺一边驱赶一只巨大的黑黄相间的蜘蛛一边说道。他们追踪的许多方法——包括不同程度的耕作、覆盖作物和牲畜整合——都是现代版的石器时代农业生活。他们的发现将有助于确定如何最好地补充土壤流失的碳。
土地自然倾向于保留碳。植被（越多越好）从天空中吸收碳元素。根系将其中的一部分分泌到土壤中，滋养地下的微生物，这些微生物死亡、分解，并与分解的动植物混合形成腐殖质，一种深色、疏松的物质，含有50%至60%的碳。这种物质像海绵一样储存养分和水分，可以在土壤中稳定数千年。
早期农业几乎没有扰乱这个循环。大约10000年前，东南亚的猎人采集者驯养了鸡，它们在富含早期作物如香蕉和芒果的森林里觅食。同样，亚马逊曾是一个松散的、拥有一百多种物种（包括可可和菠萝）的花园。雨林的一部分仍然保留着*terra preta*——葡萄牙语意为“黑土”——一种富含养分的土壤覆盖物。
随着社会的发展，需要扩大农业生产，富碳景观变得贫碳。农民放火烧毁越来越多的土地，这是清理地面的最简单方法——但也是一个巨大的污染源，以及导致第二个气候罪魁——犁的根源。
大约7000年前，美索不达米亚人开发了犁，这是一种用于在巴利和鹰嘴豆田中翻动土地的木制锄状工具，由役畜牵引。大约公元元年左右，它演变成了一种铁制工具。当约翰·迪尔（John Deere）于1918年推出其普遍的拖拉机时，这种做法进入了指数增长曲线。
犁刃的闪亮钢材具有明显的吸引力。翻土可以清除争夺养分、水分和阳光的杂草，并且可以松动土壤，使幼苗更容易生长。但暴露的土壤会使碳化合物氧化成大气，在那里它们就无法再发挥其应有的作用：喂养植物。犁就像一把双刃剑——提高产量，但却巩固了对肥料的依赖。
由于这些做法，自农业开始以来，我们已经释放了多达600吉吨碳——约占人类排放到大气中的碳的30%。土壤科学家拉尔估计，通过更好的土地管理，每年可以回收4至5吉吨碳。
如今，放弃耕作似乎难以想象，但生态系统长期以来一直在没有耕作的情况下实现强劲增长。在他的1943年出版的《耕作者的愚蠢》（*Plowman’s Folly*）一书中，美国农艺师爱德华·福克纳（Edward Faulkner）认为，我们最好以模仿自然的方式耕作土地。
福克纳的智慧几十年来一直不为人知，但土壤退化缓慢地迫使种植者接受了这个想法。20世纪80年代和90年代出现了“免耕”拖拉机附件。这些设备可以在不扰动土壤的情况下切开作物残茬，在肥沃的土壤上方留下富含碳的覆盖物。
然而，停用犁并非万能解决方案。像生菜这样的小种子蔬菜很难生根，而玉米和大豆（美国种植最多的两种作物）这样的大种子商品很容易适应。耕作停止后的最初几年，农场的产量可能会下降，但掌握了这种艺术的采用者发现，他们生产的产量与以前一样多——同时在劳动力和燃料方面节省了大量费用。拥护者认为，将碳返还给土壤是一种灵丹妙药：更健康的土壤能生长出更健康的作物，从而减少对肥料的需求。
覆盖作物进一步促进了碳农业的生活方式。播种覆盖作物是为了改良土壤而不是为了收获，像三叶草、野豌豆以及各种不可食用的萝卜和黑麦草是最常见的。在秋季收获后，春季播种前，或在主要生长季节作为地面覆盖物播种，它们在死亡后会吸收碳并为土壤增加养分。成本会增加农民生计的财政负担，但根据美国农业部对农民的一项调查，产量提高和肥料支出减少有助于这项实践在平均三年内收回成本。
根据Project Drawdown（一个评估减缓策略潜在影响的国际学者和倡导者合作组织）的分析，那些结合了免耕和覆盖作物的人，每年每英亩大约可以捕获半吨碳。
彻底的碳农场主会更深入地回归过去，并融入树木——就像莱尼尔和他的林牧复合。这种方法每年每英亩可吸收近2吨大气_二氧化碳_。根据Drawdown的数据，其他形式的作物与林木混合（称为“农林业”）可以吸收更多的碳，使其成为最具影响力的转变。这种方法也可以带来利润。荫生巧克力为巴西农民带来了高价，而西班牙著名的伊比利亚火腿的猪则以橡子为食。然而，这种方法的采用面临巨大的障碍：种植和培育树冠可能需要几十年才能收回成本。
在樱桃农场，美国农业部首席研究员艾伦·弗兰兹卢勃斯（Alan Franzluebbers）开始审视他团队气体采样带来的早期数据。不出所料，土壤扰动最小、植物生命最多的系统储存的碳最多。但更细微的发现可能会带来新的调整。例如，松树和核桃树比柏树和白蜡树是更好的碳汇（这对莱尼尔来说是个好消息）。最终，弗兰兹卢勃斯将把这些发现转化为针对北卡罗来纳州东部沙质平原的气候友好型建议；类似的实验也在其他地区并行进行。“我们必须将碳返还给土壤，”他说。“我们的行动速度必须比现在快得多。”勇敢的农民们没有等待。
2019年3月初，一个晴朗寒冷的日子，爱荷华州拉科纳的第五代种植者贾斯汀·乔丹（Justin Jordan）在他的餐桌上仔细研究着旧地图。一张折叠、泛黄的图表显示了他祖父在20世纪50年代与美国农业部合作制定的一个土壤保持计划，其中包括用于控制侵蚀的梯田和指定用于植树的区域。当时，该机构正致力于扭转大规模耕作造成的严重表土流失。
他的祖父实施了该计划的一部分。但新化肥可以将产量提高50%，使情况不那么严峻，所以他每年继续耕种他们的玉米和大豆田。乔丹的父亲也是如此，大多数其他农民也是如此。在过去的150年里，耕作消耗了地球近一半的表土。
乔丹，一个30多岁、彬彬有礼、说话轻柔的男人，在2000年代初接管农场时，停止了耕作，开始种植覆盖作物。“我想用一种不同的方式做事，”他说。“感觉好像每年的表土都在变薄。”乔丹管理着410英亩的土地——比大多数在周六市场出售蔬菜的农场要大，但与10000英亩的公司运营农场相比则微不足道。
航拍照片显示了他的土地与其他农民的土地之间的对比，其中大多数人仍在进行重度耕作。他的土壤又黑又肥沃，但从空中看，他的田地显得更浅，覆盖着累积的覆盖物。成片的多年生黑麦草（用于他的牛）和本地草原物种如马利筋蜿蜒穿过斜坡——一年四季的植物为土壤注入碳。邻近的贫瘠田地则持续释放碳。
一旦乔丹在10月份收获玉米，他就会在干燥的玉米杆之间播下黑麦覆盖物，这些黑麦会一直生长到第二年春天，然后他会将其砍倒，并在覆盖物中播下下一年的作物。在9月份收获前，他会在他的大豆田上撒上黑麦、萝卜和燕麦的混合物，在齐膝深的经济作物下方形成一个迷你森林。有了所有这些变化，他的产量与邻居们大致相当。
很快，像乔丹这样的人可能会获得经济优势。Terraton Initiative，美国第一个专门针对农业的碳市场，于2019年6月由农技初创公司Indigo Ag推出。希望抵消排放的公司购买信用额度；Terraton 然后向种植者支付每吨15美元的碳捕获费。在六个月内，全球共有1000万英亩土地的农民——包括许多代表现代农业形象的大型农场——表达了注册意向。
更多的钱当然好，但气候变化才是乔丹的动力——出于全球关切，以及防止他的收成被冲走。“我小时候，一场风暴下2到3英寸的雨几乎从未发生过，”他说。“现在我们经常看到6到7英寸。”
增加的碳含量会形成抗侵蚀的团块，再加上一层植物残茬，可以减缓暴雨的影响。“我能承受那些大雨，”乔丹说，“而在旱季，这层覆盖土壤的保护层能防止我流失水分。”根据美国农业部的数据，每增加1%的有机质（分解产生的富含碳的产物），一英亩的表土就能储存额外20000加仑的水。
当乔丹开车带我参观他的农场时，我们经过一个冰冻的池塘和及腰高的成片黄褐色草原时，他正在考虑如何捕获更多的碳。他想找到一种添加树木的方法，但这需要长期的投资，短期的收益微乎其微。他说，近几年作物价格暴跌，因此业主们几乎没有冒险的胃口。“我处于生存模式。”
尽管如此，他为成为越来越多采用碳农业作为应对气候变化武器的少数群体中的一员感到自豪。2019年初，他参加了在得梅因（Des Moines）一所教堂举行的“信仰、农民与气候行动”（Faith, Farmers, and Climate Action）会议。组织者——一个倡导宗教应对全球变暖的非营利组织——在联合保守派爱荷华州社区中的一些种植者停止耕作并种植覆盖作物方面取得了初步成功。
无论如何招募，碳农场主都需要成为一支大军。像乔丹这样的种植者代表了美国农业的大部分（平均农场面积为443英亩），因此要充分发挥这种做法的潜力，就需要中型企业和大型种植者都参与进来。加起来，地球120亿英亩的农田可以吸收所有已积聚在大气中的_二氧化碳_。目前，土壤中碳的平均浓度约为1%；如果将30%的田地的碳含量提高到3%——这是理想的生长条件——我们就达到了目标。
乔丹不在乎需要什么样的激励措施——是现金、像莱尼尔那样成为土地“好管家”的愿望，还是重建表土的满足感——来转化那些尚未被说服的人。意识到我们集体的命运可能取决于这场革命，他对采纳的速度感到沮丧。“大多数农民只有在看到经济利益时才会这样做。”但至少，他获得了一些宝贵的东西：“我觉得我是在凭良心耕作。”
这个故事刊载于《大众科学》2020年春季号，起源专辑。
