Enhanced weathering in the US Corn Belt delivers carbon removal with agronomic benefits

营养物 二氧化碳 环境科学 农学 风化作用 土壤肥力 生物利用度 土壤碳 固碳 作物 作物轮作 温室气体 土壤水分 化学 生物 土壤科学 地质学 地球化学 生态学 生物信息学 有机化学
作者
David J. Beerling,Dimitar Z. Epihov,I. B. Kantola,Michael D. Masters,Tom Reershemius,Noah J. Planavsky,Christopher T. Reinhard,Jacob S. Jordan,Sarah J. Thorne,James Weber,Maria Val Martin,Robert P. Freckleton,Susan Hartley,Rachael H. James,Christopher R. Pearce,Evan H. DeLucia,Steven A. Banwart
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:121 (9) 被引量:9
标识
DOI:10.1073/pnas.2319436121
摘要

Terrestrial enhanced weathering (EW) of silicate rocks, such as crushed basalt, on farmlands is a promising scalable atmospheric carbon dioxide removal (CDR) strategy that urgently requires performance assessment with commercial farming practices. We report findings from a large-scale replicated EW field trial across a typical maize-soybean rotation on an experimental farm in the heart of the United Sates Corn Belt over 4 y (2016 to 2020). We show an average combined loss of major cations (Ca 2+ and Mg 2+ ) from crushed basalt applied each fall over 4 y (50 t ha −1 y −1 ) gave a conservative time-integrated cumulative CDR potential of 10.5 ± 3.8 t CO 2 ha −1 . Maize and soybean yields increased significantly ( P < 0.05) by 12 to 16% with EW following improved soil fertility, decreased soil acidification, and upregulation of root nutrient transport genes. Yield enhancements with EW were achieved with significantly ( P < 0.05) increased key micro- and macronutrient concentrations (including potassium, magnesium, manganese, phosphorus, and zinc), thus improving or maintaining crop nutritional status. We observed no significant increase in the content of trace metals in grains of maize or soybean or soil exchangeable pools relative to controls. Our findings suggest that widespread adoption of EW across farming sectors has the potential to contribute significantly to net-zero greenhouse gas emissions goals while simultaneously improving food and soil security.
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