Czym jest sekwestracja węgla w glebie?

Mówiąc najprościej, sekwestracja węgla w glebie to proces transportu węgla z atmosfery do gleby, gdzie nośnikiem są rośliny. Aby jednak w pełni to zrozumieć, musimy zrozumieć, co tak naprawdę oznacza sekwestracja węgla i dlaczego jest konieczna.

Węgiel (C) jest nośnikiem energii, który podtrzymuje życie na Ziemi. Można go znaleźć jako budulec organizmów żywych – zarówno flory, jak i fauny – jako gaz w powietrzu, rozpuszczony w wodzie w oceanach i zbiornikach wodnych, a wreszcie magazynowany w złożonych związkach rozłożonych substancji w glebie.

Ziemia ma skończoną ilość węgla, który regularnie przemieszcza się z jednego miejsca do drugiego i jest tym, co nazywamy cykl węglowy. Cykl węglowy to zjawisko naturalne, które umożliwia życie na tej planecie.

Na przykład rośliny pobierają dwutlenek węgla z atmosfery jako surowiec do fotosyntezy, aby zwiększyć swoją biomasę. Zmagazynowany w ten sposób węgiel jest uwalniany do atmosfery w procesie oddychania zarówno roślin, jak i zwierząt żywiących się tymi roślinami.

C jest również uwalniany bezpośrednio do gleby, gdy rośliny obumierają, a ich biomasa ulega rozkładowi. Ta ostatnia forma uwalniania węgla z martwej biomasy i jego deponowania w glebie jest główną zasadą sekwestracji węgla w glebie.

W rezultacie gleby pomagają zatrzymywać węgiel na powierzchni ziemi, co nie tylko zwiększa żyzność gleby, ale także zapobiega ucieczce węgla do aerosfery.

Teraz wiemy, że wzrost stężenia CO2, gazu cieplarnianego, w aerosferze jest jednym z głównych czynników przyczyniających się do największego zagrożenia, z jakim kiedykolwiek musiała zmierzyć się Ziemia i ludzkość w postaci zmiany klimatu.

Jednak powszechne stosowanie intensywnego rolnictwa w ostatnich stuleciach doprowadziło do szybkiego transferu węgla z gleby do powietrza. Sekwestracja węgla w glebie to proces, którego celem jest odwrócenie tego trendu poprzez zwiększenie magazynowania węgla w glebie, a tym samym zrównoważenie ogromnych ilości węgla wtłaczanego do aerosfery ziemskiej, co ma pomóc złagodzić tempo i skutki zmian klimatu.

Jak działa sekwestracja węgla w glebie?

W ekosystemach rolniczych sekwestracja węgla w glebie jest również znana jako rolnictwo węglowe. Polega ono na przyjmowaniu takich praktyk i działań w zakresie zarządzania gruntami rolnymi, które ułatwiają absorpcję większej ilości węgla przez glebę lub zwiększają retencję węgla już obecnego na gruntach rolnych.

W jaki sposób węgiel dostaje się do gleby?

Dodatek węgla do gleby odbywa się na dwa różne sposoby i w dwóch różnych formach. Pierwszy to proces bardziej powszechny, który polega na przekształceniu CO2 z powietrza w węgiel organiczny glebowy (SOC) w glebie.

Rośliny wytwarzają pokarm w obecności światła słonecznego i atmosferycznego CO2. Wytworzona w ten sposób żywność jest przekształcana w cukry (zbudowane z węgla), które są magazynowane w tkankach rośliny. Lasy zatrzymują węgiel w tej formie przez dziesięciolecia, a nawet stulecia. Jednak krótkotrwałe uprawy rolne uwalniają węgiel do gleby po obumarciu i rozkładzie.

Węgiel jest również magazynowany w glebie w innej formie, zwanej węglanami, które tworzą się, gdy CO2 zawarty w aerosferze rozpuszcza się bezpośrednio w wodzie i jest magazynowany w formach nieorganicznych poprzez łączenie się z kilkoma minerałami, takimi jak wapń i magnez.

Ta forma magazynowania węgla może go przechowywać przez tysiące lat, w przeciwieństwie do kilku dekad w przypadku SOC. Ponieważ jednak poziom SOC w agroekosystemach można kontrolować i zwiększać poprzez ukierunkowane praktyki zarządzania gruntami, niosą one ze sobą ogromny potencjał w zakresie zwiększania produktywności gruntów rolnych, a także działają jako technologia emisji ujemnych, która ogranicza emisje z naszej atmosfery.

Praktyki zarządcze mające na celu zwiększenie magazynowania węgla w glebie i usuwania netto CO2

Zidentyfikowano i odkryto kilka interwencji w zakresie zarządzania gruntami rolnymi, które skutkują zwiększeniem zasobów węgla w glebie poprzez usuwanie aerosfery. dwutlenek węgla.

Niektóre z tych interwencji mają na celu ograniczenie utraty węgla z gleby, inne zwiększają ilość węgla w glebie, a niektóre łączą w sobie korzyści obu efektów.

Niektóre z tych praktyk to już istniejące i łatwe do wdrożenia rozwiązania, inne zaś to podejścia innowacyjne lub eksperymentalne, które dziś mogą nie sprawdzić się w przypadku przeciętnych rolników, ale w przyszłości mogą przynieść obiecujące rezultaty.

Przyjrzyjmy się niektórym konwencjonalnym praktykom zarządzania, znanym również jako najlepsze praktyki zarządzania w zakresie sekwestracji węgla w glebach rolniczych.

1. Uprawa uproszczona lub bezorkowa

Uprawa roli to proces okresowego wzruszania gleby, zwykle przed siewem, mający na celu przygotowanie gruntu do kiełkowania nasion oraz zagospodarowanie resztek roślinnych obecnych na glebie.

Uprawa roli jest jedną z głównych przyczyn usuwania węgla z gleby bezpośrednio do aerosfery, ponieważ powoduje wystawienie organicznego węgla glebowego na działanie powietrza, a poprzez proces napowietrzania jest on emitowany jako CO2 do aerosfery.

Z kolei ograniczenie uprawy roli jest zabiegiem rolniczym mającym na celu ograniczenie utraty CO2 z gleby.

W rolnictwie konwencjonalnym grunty są intensywnie uprawiane. Jednak rolnictwo precyzyjne i zaawansowane metody uprawy roli drastycznie ograniczyły potrzebę stosowania orki. Praktyka rolnicza z całkowitym brakiem jakichkolwiek zabiegów orkowych w trakcie cyklu wegetacyjnego jest znana jako uprawa bezorkowa.

Zarówno uprawa uproszczona, jak i bezorkowa są stosowane przez rolników głównie w celu ograniczenia erozji gleby. Badania dowiodły jednak, że korzyści płynące z tych praktyk przejawiają się w wysokiej retencji węgla organicznego w glebie.

Jednakże wpływ redukcji uprawy roli na zachowanie węgla glebowego może być ograniczony przez inne czynniki, takie jak stan wilgotności, topografia terenu itp.

2. Rośliny okrywowe i płodozmiany: Czy rośliny okrywowe wiążą węgiel?

Wprowadzenie roślin okrywowych do cyklu płodozmianu na użytkach rolnych może przynieść podwójne korzyści w zakresie sekwestracji węgla w glebie. Z jednej strony rośliny okrywowe, które z natury są bogate w resztki roślinne i składniki odżywcze, będą stanowić optymalne źródło węgla w glebie poprzez ściółkowanie.

Z drugiej strony, przykrycie ziemi na cały rok, zwłaszcza w okresie między zbiorami a ponownym sadzeniem, kiedy gleba byłaby narażona na działanie czynników atmosferycznych, znacznie zmniejsza ilość węgla uwalnianego do aerosfery.

Podobnie jak wcześniej, rośliny okrywowe mają wiele innych zalet oprócz magazynowania węgla, takich jak zatrzymywanie wilgoci, zwiększanie żyzności, stanowienie dodatkowego źródła dochodu itp.

Alternatywnie, aby uzyskać podobne korzyści, stosowanie roślin okrywowych można zastąpić praktyką uprawy ciągłej, w której płodozmian obejmuje cały rok, z minimalnym okresem ugorowania. Jednak ten intensywny system powinien być stosowany tylko wtedy, gdy gleba jest w stanie w zrównoważony sposób wytrzymać presję wynikającą ze zwiększonego zużycia składników odżywczych i wilgoci.

3. Przejście na uprawy wieloletnie

Przekształcenie jednorocznych gruntów rolnych w uprawy wieloletnie, takie jak drzewa i trawy, jest jednym z najskuteczniejszych sposobów zwiększenia zasobów SOC. Chociaż rolnicy podchodzą sceptycznie do przekształcania gruntów ornych w łąki i lasy, w wielu przypadkach może to być również najskuteczniejszy sposób osiągnięcia naszego celu.

Przykładowo, na obszarach, które są bardzo podatne na degradację gleby lub na gruntach rolnych, których żyzność została wyczerpana, sadzenie traw wieloletnich i drzew nie tylko chroni i przywraca te gleby, ale także prowadzi do znacznego zwiększenia magazynowania SOC, a także magazynowania węgla w postaci biomasy.

Co więcej, przejście z upraw jednorocznych na wieloletnie niekoniecznie oznacza całkowitą transformację. Agroforestry to unikalny system rolniczy, który łączy uprawy jednoroczne z uprawami wieloletnimi i drzewami.

Jest to jedna z najlepszych metod rolniczych zapewniająca bezpieczeństwo żywnościowe, zachowanie różnorodności biologicznej, ochronę gruntów, a w naszym przypadku sekwestrację węgla w glebie.

4. Dodawanie obornika i kompostu

Ta praktyka zarządzania bezpośrednio wzbogaca glebę w węgiel w formie organicznej, co skutkuje zwiększeniem zasobów SOC na naszych gruntach rolnych. Co więcej, dodany obornik lub kompost zwiększa żyzność gleby, poprawiając tym samym plony i produktywność.

Doprowadzi to do zwiększonego magazynowania węgla przez rośliny, a co za tym idzie, do gleby trafi większa ilość węgla.

Jedną z ważnych kwestii, którą należy wziąć pod uwagę przy stosowaniu tej praktyki zarządzania w celu usuwania węgla z aerosfery, jest to, że węgiel, który dodajemy bezpośrednio do gleby w postaci obornika, został już usunięty z aerosfery.

Dlatego też, aby w jak największym stopniu zwiększyć zakres rolnictwa węglowego na gruntach rolnych, najlepszym rozwiązaniem, zapewniającym większą odpowiedzialność i ogólną skuteczność, będzie stosowanie nawozów przygotowanych w gospodarstwie.

Sekwestrację węgla w glebie na użytkach rolnych można zwiększyć, stosując różne interwencje i praktyki rolnicze, takie jak te wymienione wcześniej. Przyniesie to szereg korzyści dla rolników, przede wszystkim w postaci wzrostu plonów dzięki poprawie żyzności gleby.

Ponadto powszechne przyjęcie tych praktyk zarządzania doprowadzi do usunięcia głównych gazów cieplarnianych z aerosfery i może zniwelować poważne obawy, jakie globalne ocieplenie i zmiana klimatu niosą dla przyszłości rolnictwa na naszej planecie.

Co więcej, dzięki rolnictwu węglowemu i mechanizmom przyznawania kredytów węglowych rolnicy mogą zarobić znaczne sumy pieniędzy po prostu stosując te praktyki, co nawet przyczynia się do osiągnięcia głównego celu, jakim jest zwiększenie plonów.

Pierwszym krokiem, jaki mogą podjąć rolnicy w kierunku wykorzystania sekwestracji węgla w glebie do zwiększenia plonów i dochodów, a także zapewnienia zrównoważonego rozwoju środowiska, jest lepsze zrozumienie swojej gleby.

Aby systematycznie i naukowo pobierać próbki gleby i zasobów węgla, korzystne jest wykorzystanie rozwiązań technologicznych, takich jak Analiza danych glebowych przez GeoPard.

Jak wspomniano wcześniej, poziom węgla, jaki lądy mogą magazynować, zależy od wielu czynników wewnętrznych i zewnętrznych. Zatem, Benchmarkowanie terenowe I Analiza topograficzna są skutecznymi narzędziami umożliwiającymi ustalenie priorytetów w zakresie wykorzystania gruntów pod uprawę węgla.

Często zadawane pytania

1. Czym jest gleba?

Gleba to wierzchnia warstwa powierzchni Ziemi, która stanowi naturalne środowisko dla wzrostu roślin. Jest to mieszanina materii organicznej, minerałów, powietrza, wody i niezliczonych mikroorganizmów. Gleba dostarcza roślinom niezbędnych składników odżywczych, wsparcia i zakotwiczenia, umożliwiając im rozwój i zakorzenienie się.

Gleba jest cennym zasobem podtrzymującym życie i niezbędnym dla rolnictwa oraz funkcjonowania ekosystemów. Pełni funkcję zbiornika wody i składników odżywczych, odgrywa kluczową rolę w obiegu składników odżywczych i stanowi siedlisko dla różnorodnych organizmów.

2. Czym jest sekwestracja węgla w rolnictwie? Jak działa rolnictwo węglowe?

Sekwestracja dwutlenku węgla w rolnictwie to proces wychwytywania i magazynowania dwutlenku węgla (CO2) z atmosfery w systemach rolniczych, głównie poprzez rośliny i gleby. Proces ten pomaga łagodzić zmiany klimatu poprzez redukcję stężenia gazów cieplarnianych.

3. W jaki sposób gleba pochłania CO2 z atmosfery? A w jaki sposób rośliny pochłaniają węgiel?

Gleba pochłania CO2 z atmosfery w procesie znanym jako sekwestracja węgla. Rośliny absorbują CO2 podczas fotosyntezy i przekształcają go w organiczne związki węgla, które następnie są uwalniane do gleby poprzez korzenie i rozkładający się materiał roślinny.

Materia organiczna w glebie działa jak pochłaniacz węgla, magazynując go przez długi czas. Dodatkowo, mikroorganizmy glebowe odgrywają kluczową rolę, rozkładając materię organiczną i przekształcając ją w stabilne formy węgla.