Скотт Стеггенборг, Університет штату Канзас, США
Вуглець - основний структурний елемент всього живого. Вуглець присутній в атмосфері, тканинах рослин і тварин, неживому органічній речовині, викопному паливі, каменях, він розчинений в водах океану. У зростанні рослин, та й взагалі в нашому житті його присутність займає не останнє місце. Все починається з кореня, а якщо він росте в грунті з недоліком вуглецю, то ситуацію треба брати під особливий контроль, інакше. На кількість вуглецю в грунті впливає все, навіть обробка грунту.
Грунтовий органічний вуглець
Перехід молекул вуглецю з однієї форми в іншу відомий як круговорот вуглецю (рис. 1). Рослини отримують з атмосфери вуглець, який бере участь в процесі фотосинтезу. Використовуючи енергію сонця і вуглекислий газ (СО2) з атмосфери, рослини перетворять СО2 в органічний вуглець, що сприяє зростанню стебел, листя і коріння. Результатом життєвого циклу і загибелі рослин є накопичення і розкладання рослинної тканини як на поверхні грунту, так і під нею (коріння рослин) і виробництво значної кількості грунтового органічного вуглецю.
Ґрунти відрізняються за кількістю вмісту в них грунтового органічного вуглецю, спектр варіювання: від менш 1% в піщаних грунтах до понад 20% у заболочених грунтах. Природний рівень вмісту ґрунтового органічного вуглецю в грунтах Канзасу варіює в межах 1-4%. Сьогодні в більшості оброблюваних земель Канзасу рівень вмісту органічного вуглецю становить 0,5-2%.
Ріс.1.Современний круговорот вуглецю. Всі показники виражені в гігатонн і гігатонн на рік.
атмосферне вуглець
управління вуглецем
Секвестрація вуглецю: 9 найбільш поширених питань
1. Що мається на увазі під секвестрацією вуглецю?
Секвестрація вуглецю - це, як правило, процес трансформації вуглецю в повітрі (вуглекислий газ або ТО2) в грунтовий вуглець. Вуглекислий газ поглинається рослинами в процесі фотосинтезу, а також вбирається живими рослинами. Коли рослина відмирає, вуглець, який перебував в листі, стеблі, а також коріння, потрапляє в грунт і стає грунтовим органічною речовиною.
2. Як секвестрация вуглецю може допомогти позбутися від проблеми глобального потепління?
Атмосферне вуглекислий газ та інші гази, що викликають парниковий ефект, є пасткою для тепла, яке відходить від поверхні землі. Це накопичення тепла може призвести до глобального потепління. За допомогою секвестрування вуглецю рівень атмосферного вуглекислого газу знижується, а рівень ґрунтових органічних речовин підвищується. Якщо грунтовий органічний вуглець не чіпати, він може залишатися в землі багато років як стабільний органічна речовина. Цей вуглець секвестрируется пізніше або переміщається в сховища, щоб стати доступним для реціркулірованія в атмосферу. Даний процес знижує рівень СО2, а також можливість глобального потепління.
3. Який вплив секвестрация вуглецю може надавати на гази, що викликають парниковий ефект?
Було встановлено, що скоротити викиди СО2 на 20% і більше можна шляхом сільськогосподарської грунтової секвестрации вуглецю.
4. Що сільгоспвиробники можуть зробити, щоб підвищити рівень секвестрації вуглецю?
Існує кілька способів досягти цього:
- no-till або мінімальна обробка грунту;
- інтенсивне підвищення сівозмін і виключення річного пара;
- буферні зони;
- заходи з охорони природи, які сприятимуть зниженню ерозії;
- використання культур, що дають багато залишків (кукурудза, сорго звичайне, а також пшениця);
- використання покривних культур;
- вибір таких видів і гібридів, які зберігають більше вуглецю.
5. Що можуть зробити фермери для підвищення секвестрации вуглецю?
Фермери можуть підвищити секвестрацію вуглецю за допомогою:
- поліпшення якості фуражу;
- збереження достатньої кількості пожнивних залишків;
- скорочення надмірного випасу.
6. Чи отримають сільськогосподарські працівники винагороду за секвестрацію вуглецю?
Можливо, буде налагоджена комерційна система надання кредитів фермерам, що підвищує секвестрацію вуглецю. Також можливо, що уряд буде застосовувати деякі заходи заохочення для виробників, щоб стимулювати секвестрацію вуглецю. Але навіть якщо б не було ніяких виплат, сільгоспвиробники побачили б позитивний ефект від впровадження методів підвищення ґрунтових органічних речовин:
- поліпшення структури і якості ґрунту;
- підвищення родючості грунту шляхом збільшення органічних речовин;
- скорочення ерозії внаслідок поліпшення структури грунту;
- поліпшення якості води через зниження ерозії.
7. Що таке грунтові органічні речовини, звідки вони беруться і куди йдуть?
Грунтові органічні речовини складаються з перегнилих рослин і тварин відходів. Вони дозволяють з'єднувати грунтові мінерали в грудочки, які називаються грунтовими агрегатами. Підвищення рівнів ґрунтових органічних речовин веде до встановлення більш стабільних ґрунтових агрегатів, більш стійких до вітрової ерозії, кращої інфільтрації і аерації, зниження ймовірності ущільнень, а також підвищенню родючості. Органічні речовини допомагають утримувати грунтові поживні речовини разом, таким чином, вони не вимиваються і не вилуговуються. Якщо їх не чіпати, грунтові органічні речовини можуть перерости в гумус - дуже стабільну форму органічної речовини. Проте, якщо грунт обробляється, грунтові органічні речовини будуть окислюватися, і вуглець розчиниться в атмосфері як СО2. Якщо грунт еродують, грунтові органічні речовини будуть вимиватися водою.
8. Що впливає на рівень ґрунтових органічних речовин?
Природні рівні ґрунтових органічних речовин для будь-якого певного місця в більшості випадків визначаються географічною широтою, а також щорічним рівнем випадання опадів. Природні рівні ґрунтових органічних речовин будуть підвищуватися при пересуванні з півночі на південь від екватора. На Великих рівнинах рівень органічних речовин зростає від заходу до сходу з урахуванням кількості опадів, що випали. Управління може змінити рівень ґрунтових органічних речовин. Загалом, з підвищенням інтенсивності обробітку культур підвищується рівень ґрунтових органічних речовин. Зі збільшенням частоти використання механічного обробітку ґрунту рівень ґрунтових органічних речовин знижується. Для виробників з Канзасу використання технології no-till і відмова від пара надали найбільший потенціал в досягненні цієї мети.
9. Що робить штат Канзас, щоб збільшити секвестрацію вуглецю?
Вчені зі штату Канзас працюють над створенням кращих управлінських методів, які сприятимуть підвищенню секвестрации вуглецю. Щоб перевірити результати механічного обробітку ґрунту, різних сівозмін, методів заощадження грунту і методів управління грунтовим вуглецем, проводяться дослідження.
