Здравето на почвата е от първостепенно значение за съвременните фермери, които се сблъскват с предизвикателствата на продоволствената сигурност, изменението на климата и устойчивостта на околната среда. Ключов компонент за това здраве е секвестирането на въглерод в почвата, процес, който улавя атмосферния въглероден диоксид и го съхранява в земята.
Тъй като почвата в света съхранява три пъти повече въглерод от атмосферата, тя има огромен потенциал за смекчаване на изменението на климата.
Улавянето на въглерод в почвата (SOC) е процес на прехвърляне на CO2 от атмосферата в почвата под формата на органичен въглерод. Този процес започва с фотосинтеза, при която растенията превръщат атмосферния въглероден диоксид в органични съединения. След това тези съединения се включват в почвата чрез растителни остатъци и коренови ексудати.
SOC е въглеродната фракция на почвената органична материя, получена не само от растения, но и от животни и микроорганизми. Друг източник на тези съединения са страничните продукти от животинска и микробна активност.
Здраве на почвата и улавяне на въглерод
Но въглеродът не е само съставна част на почвата. Той е силата, която поддържа жизнеността на почвата. Той подобрява структурата на почвата, насърчава разпространението на полезни почвени организми, подобрява задържането на хранителни вещества и вода и повишава нейното плодородие. Например, 1% увеличение на SOC може да увеличи водния капацитет на почвата с до 75 708 литра на акър (4,5 дка).
Процесът на улавяне на въглерод в почвата продължава, тъй като органичните съединения се включват в земята чрез мъртви растения или листа. Тези материали в крайна сметка се разлагат и трансформират в SOC с помощта на подземни организми.
Тъй като чрез увеличаване на съдържанието на органичен въглерод в почвата можем ефективно да секвестираме CO2 – основен парников газ, който улавя топлината в атмосферата – от въздуха, улавянето на SOC също се оказва естествен начин за смекчаване на изменението на климата.
Потенциал за улавяне на въглерод в почвата
Използването на улавянето на въглерод в почвата за смекчаване на изменението на климата притежава огромен потенциал. Днес земеделските стопани и агропредприятията могат да използват различни стратегии за подобряване на този процес:
- Консервационна обработка на почвата. Класическата оран излага органичната материя в почвата на кислород, което подпомага разлагането, отделянето на CO2 и други парникови газове. Консервационната обработка, от друга страна, включва минимално смущение на почвата, което помага да се задържа въглерод в почвата.
- Сеитбообращение и диверсификация. Тази практика може да повиши нивата на SOC чрез промяна на количеството и вида на растителните остатъци, върнати в почвата. Различните култури имат различни коренови структури и модели на растеж, което може да повлияе на улавянето на въглерод в почвата.
- Почвена покривка. Детелина, боб, грах и други покривни култури, засети след прибирането на основната култура, помагат на въглерода да попадне в земята целогодишно. Тези култури могат да бъдат използвани като „зелен тор“, добавяйки повече въглерод към почвата.
- Прилагане на органични торове. Компостът и оборският тор могат значително да увеличат нивата на SOC и да подобрят мерките за контрол на ерозията като контурна оран и терасиране. Те увеличават органичната материя в почвата, което подобрява нейната структура и повишава способността й да абсорбира и задържа вода. Например, многогодишните култури, които не умират всяка година, имат дълбоки корени, които помагат на почвите да съхраняват повече въглерод.
Потенциалът за улавяне на въглерод в почвата обаче се влияе от местния контрол върху екосистемните процеси като инфилтрация на валежи, ерозия и температура на почвата и отлагане на седименти. Тези фактори могат да варират в локални мащаби поради хетерогенността на ландшафта, засягайки входящите и загубите на SOC и водещи до разлики в съдържанието на SOC по топографските градиенти . Например, позицията на наклона влияе върху влажността на почвата и нивата на хранителни вещества, с последващо въздействие върху растежа на корените на растенията, което може да има последици за SOC .
Потенциалът за улавяне на въглерод в почвата може да се определи чрез разбиране както на историческите запаси на SOC под естествената растителност преди преминаването към използване, така и на влиянието на това земеползване върху загубата на въглерод. Промените в използването и управлението на земята, които водят или до увеличаване на секвестирането, или до намаляване на загубите на SOC, могат да намалят дефицита му и да засилят улавянето на въглерод в почвата.
Учените изчисляват, че почвите, предимно селскостопанските, могат да секвестират над един милиард допълнителни тона SOC всяка година . Пасищата представляват значителна възможност за улавяне на органичен въглерод в почвата, с потенциал да абсорбират въглерод, еквивалентен на около 6,5 милиарда метрични тона годишно, което е приблизително еквивалентно на компенсиране на годишните емисии на над 1400 електроцентрали, работещи с въглища. Що се отнася до обработваемите земи, те биха могли да секвестират между 0,90 и 1,85 милиарда метрични тона въглерод годишно, което представлява 26-53% от целта, определена от инициативата „: Почви за продоволствена сигурност и климат“, глобална стратегия за използване на почвата за смекчаване на изменението на климата .
Как да се измери улавянето на въглерод в почвата
Измерването на улавянето на въглерод в почвата е решаваща стъпка за земеделските стопани и агропредприятията, които искат да извлекат финансови ползи от своите усилия. За да направят това, те трябва да използват внимателни стратегии за вземане на проби и да донесат събраната почва в лаборатория, за да определят съдържанието на SOC.
Това не е проста задача, тъй като вземането на проби изисква систематичен подход, за да се гарантира, че пробите са представителни за цялото поле.
След като пробите стигнат до лабораторията, те преминават през сложен процес за измерване и проверка на съдържанието на SOC. Това включва разнообразни техники и методологии, тъй като нивата на въглерод могат значително да варират както във времето, така и в различните области. Например, съдържанието на SOC може да се различава между горния почвен слой и подпочвения слой и дори в рамките на един и същ слой, то може да варира в зависимост от вида на почвата, климата и практиките на управление.
Въз основа на лабораторните резултати се правят оценки на улавянето на въглерод в почвата в сравнение с базовото състояние.
Областта на улавянето на въглерод в почвата се развива бързо, като многобройни научни изследвания и технологичен напредък допринасят за нашето разбиране и способност да използваме този мощен инструмент за смекчаване на изменението на климата.
Една област на фокус е потенциалът на пасищата за улавяне на въглерод в почвата. Проучване, публикувано в Science, подчертава, че глобалните пасища могат да секвестират между 2,3 и 7,3 милиарда тона еквивалент на CO2 годишно чрез възстановяване на биологичното разнообразие, подобрено управление на пашата и въвеждане на бобови растения в пасищата .
Възстановяването на тревните екосистеми също се проучва като средство за ускоряване на секвестирането на SOC. Изследванията показват, че почвите съхраняват климатично значителни количества въглерод като органична материя, глобално около 2,3 пъти по-големи от въглерода в атмосферния CO2 и 3,5 пъти по-големи от въглерода във всички живи организми .
Друга значима област на изследване е ролята на торовете за устойчиво улавяне на въглерод в почвата. Проучване в Nature разкрива, че такова поглъщане често изисква големи количества минерални торове, особено за заместване на хранителни вещества .
В перспектива бъдещето на изследванията за улавяне на SOC ще включва по-нататъшно проучване на факторите и стимули за насърчаване на приемането на практики за улавяне на въглерод в почвата.
Колкото повече научаваме за органичния въглерод и неговата роля в управлението на климата, толкова повече осъзнаваме неговия потенциал за справяне с най-належащите ни екологични предизвикателства. Въпреки че науката за улавяне на въглерод в почвата се развива бързо, потенциалът на Земята да улавя въглерод е огромен и ние едва сега започваме да се включваме в него.
Пътуването към по-устойчиво и съобразено с въглерода бъдеще е предизвикателство, но това е пътуване, което трябва да предприемем. Чрез задълбочаване на нашето разбиране за улавянето на органичния въглерод в почвата, ние ще предоставим знанията и инструментите, необходими за използване на силата на земята в полза на нашата планета и бъдещите поколения.
