富含碳的矿物质，有机材料和生物–土壤的这些各种成分对于吸收水和分解污染物是必不可少的。营养物质在有机物质和活生物体之间具有适当的平衡，可在土壤中释放养分，使健康的农作物得以生长。(照片：S。Mehetre /巴巴原子研究中心)

古希腊历史学家Xenophon曾经写道：“要成为一名成功的农民，首先必须了解土壤的性质。”公元前400年的说法在今天仍然是正确的，丰富而肥沃的土壤(生产健康作物所必需的)依赖于关键的土壤成分，例如碳。

了解土壤中的碳水平(取决于环境条件和人类活动而变化)对于农民种植健康且高产的农作物而无需使用过多的肥料和保护土壤至关重要。由于采用了核技术，在过去几年中，这变得越来越容易，而曾经需要去实验室进行土壤分析的工作现在可以由农民使用新的土壤有机碳检测试剂盒在现场进行。

原子能机构与联合国粮食及农业组织(粮农组织)合作，一直在努力改善对健康土壤和收成的土壤资源管理。通过IAEA的技术合作计划交付的IAEA专家提高了人们对土壤健康的认识，并进行了针对土壤和水质的先进核技术的培训(请参阅核技术如何帮助检测土壤有机碳周转量?)。每年，印度有多达1万名有机农民从这项技术中受益，并定期监测土壤有机碳以优化作物产量。

印度转向有机农业

在化肥，灌溉系统和高产农作物品种的推动下，印度的农业部门在1960年代和1970年代初经历了农作物产量的激增，从而引发了“绿色革命”。尽管这场革命增加了农民的收入和产量，但肥料的过量使用影响了土壤质量，在某些情况下还导致土壤退化。

“在印度的过去五年中，我们确实看到了向有机投入的转变正变得越来越普遍，”孟买核农业和生物技术部Bhabha原子研究中心(BARC)的科学官Sayaji T. Mehetre说，印度。“在政府支持这一转变和人民意识增强的情况下，全国各地对有机产品的需求开始增长。”

对于印度农民来说，要满足这种不断增长的需求，就意味着了解他们土壤的有机碳含量，这可以帮助解决土壤退化问题。

健康的土壤和高产

土壤不仅是污垢，而且实际上是由富含碳的矿物质，有机材料和生物组成的。土壤的各种成分对于确保其健康以及吸收水和分解污染物的能力至关重要。当土壤中有机物质和活生物体保持健康平衡时，养分就会释放出来，并可以被农作物用来生长。但是，营养素过少或过多都会产生负面影响。

粮农组织/国际原子能机构联合食品核技术中心土壤肥力综合管理专家约瑟夫·阿杜-贾姆菲说：“新方法使农民更容易使用播种前和收获后的样品来确保土壤长期健康。”和农业，致力于发展和改善可持续农业的土壤资源管理。

Adu-Gyamfi解释说，BARC的科学家正在通过对田间土壤进行13 C采样并确定土壤中有机碳的分解和变化来探索土壤中自然碳13(13 C)随时间的变化。

在印度，已经开发了测试套件来确定和纠正有机作物上使用的肥料量。能够在马哈拉施特拉邦和安得拉邦的小农进行现场测试，现在可以检查他们的土壤是否肥沃，足以实现高产，或者需要进行有机调整。

“这些工具包使我能够立即将肥料输入量调整为最适合我田地土壤的肥料，”西部马哈拉施特拉邦一个村庄Nimgaon Ketaki的农民Madhukar Hegade说。印度东南海岸的安得拉邦政府现在决定使用该测试套件来分析整个邦的土壤有机碳状况。

测试仅需20分钟。土壤有机碳检测套件包含两种解决方案和一个色卡。一旦将溶液添加到土壤样品中，农民就可以根据图表读数调整有机肥料的含量，以确保土壤健康。

 
现在，整个印度都在使用有机碳土壤检测套件，以确保对丰硕的农作物和健康的土壤所必需的有机碳含量进行适当的检测。(照片：S。Mehetre /巴巴原子研究中心)科学

核技术如何帮助检测土壤有机碳的转化?

土壤有机碳可能是土壤中最重要的成分，因为它影响土壤健康并提供土壤的生物学特性。科学家利用土壤中自然丰富的碳13(13 C)的变化来确定随时间推移向土壤中输入的碳的来源，并确定分解以及土壤中有机碳的中长期转换或变化。有效的土壤肥力管理措施。

在测试土壤有机碳水平时，会在不同的位置(例如，农田和非农业土地)以及不同的土壤层中采集土壤样品。然后对这些样品进行处理，并使用质谱仪测量土壤有机碳的稳定碳同位素比(13 C / 12 C)。这项测量揭示了最近的植物残渣通过枯死的植物材料和根部周转进入土壤的比率与较旧的有机土壤材料的比率。因此，使用13 C可使原始植被的碳沉积物与近期植被的碳沉积物区别开来，从而使科学家和现在的农民能够推断出植被的变化以及生态系统中土壤有机碳的动态变化。