Съхраняване на въглерод в почвата

The Conversation France

Eкстремните климатични опасности, като горещи вълни, суши, наводнения или изключителни мусони, са все по-чести. Те могат да засегнат селскостопанските добиви и следователно продоволствената сигурност.

Броят на дните на суша се очаква да нарасне до близо 70 дни годишно до края на века, в сравнение с около 20 дни годишно в момента, според доклад от 2020 г. на министерствата на екологичния преход и земеделието и храните на Франция.

За да се намали нивото на атмосферния CO2 и да се ограничат въздействията от изменението на климата, се разглеждат няколко подхода, по-специално решения, наречени „технологии за отрицателни емисии“, които включват съхранение на въглерод в почвата.

Съхраняване на въглерод в почвата с растения

Сред технологиите с отрицателни емисии, тези, които се състоят в използване на съхранение на въглерод или забавяне на намаляването му чрез растително производство, засягат по-специално повторното залесяване.

Увеличаването на запасите от въглерод в почвата също включва прилагане на принципите на агроекологията. Всъщност мета-анализ, проведен върху 537 наблюдения в 16 държави, показа, че промяната в използването на земята има много силно въздействие върху запасите от въглерод в почвата: например + 19% в случай на преминаване от полска култура към пасище, ​​което може да се обясни с факта, че пасищата са съставени от многогодишни растения, докато полските култури (пшеница, ориз, царевица, рапица, слънчоглед и др.) са едногодишни. От друга страна, премахването на обработката на почвата изглежда има индиректен положителен ефект върху съхранението на въглерод в почвите, както се вижда от мета-анализ, извършен в продължение на 5 години.

Допълнителен подход е да се разглежда растящото растение като средство за директно пренасяне на атмосферния CO2 към почвата. Чрез фотосинтезата растенията фиксират въглерод от CO2, част от който се освобождава в почвата от техните корени под формата на прости органични съединения като глюкоза, чрез процес, наречен коренова ексудация.

Тези коренови ексудати са източник на въглерод и енергия за почвените микроорганизми. Тези прости молекули от своя страна се трансформират в макромолекули като полизахариди, за които е известно, че „залепват“ почвените частици към корените под формата на защитен почвен ръкав. Свързването на почвата с корените е много важно, защото създава непрекъснат воден филм между почвата и корена. Всяко прекъсване в този континуум (водата се заменя с въздух) се възприема от растението като воден стрес, водещ до затваряне на устицата на листата и спиране на фотосинтезата.

В допълнение, тези полизахариди променят структурата на почвата около корените, като променят размера на нейните частици и следователно нейната порьозност. Оптимизирането на тази порьозност позволява по-добро съхранение и оптимален трансфер на вода и хранителни вещества като азот и фосфор от почвата към растението. Всички тези елементи позволяват на растението да устои по-добре на суша.

Тези полизахариди също ще увеличат запасите от органичен въглерод в почвата. Обогатяването на почвата с органична материя е ключът към почвеното плодородие. Всички тези процеси, вариращи от фотосинтеза до съхранение на въглерод в почвата, правят възможно комбинирането на намаляването на парниковия газ (CO2) с увеличаването на запасите от въглерод в почвата, което прави възможно подобряването на продоволствената сигурност, две основни цели на устойчивото развитие.

Това признание за необходимостта от комбиниране на решения за климата и продоволствената сигурност е в основата на инициативата „4 ‰“, която има за цел да повиши продоволствената сигурност, адаптирането към изменението на климата и смекчаването му чрез улавяне на въглерод в почвите и екосистемите на агросистемите.

Съхранението на въглерод около корените на растенията зависи от сортовете

В зависимост от генотипа на растението има значителна променливост в масата на почвата, полепнала по корените – „почвен ръкав“. Големината на тези разлики може да варира от едно до три между сортовете, произвеждащи малко почва, прилепнала към корените, и тези, които произвеждат много.

Доказано е при просо, че тази маса почва, прилепнала към корените, е генетично определена, по същия начин като структурата на корените. Така вечеа е възможно да се селектират нови сортове чрез кръстосване, като се вземе предвид масата на почвата, прилепнала към корените.

Полеви тестове

Първото валидиране на този подход е в ход върху обикновен фий, в партньорство с компанията Cérience. При този вид учените се стремят да проверят дали печалбата от въглерод, съхраняван в почвата, е съвместима с производителността, очаквана от тези междинни култури, а именно да покрие почвата възможно най-трайно през периода, когато почвите не са заети с основни култури.

Следващата стъпка ще бъде да се оцени върху фуражни видове, след това на полски култури, дали тази селекция е съвместима с целите, свързани не само с добива, но и с адаптирането към суша. Тъй като образуването на почвена обвивка около корените насърчава толерантността към воден стрес и минералното хранене в растенията, селекцията за този фенотип трябва да доведе до подобрен растеж и здраве на растенията, като същевременно потенциално намалява използването на входящи ресурси (нужда от вода и тор).

Ефективността и дълготрайността на съхранението трябва да бъдат измерени в продължение на няколко години (5 до 10 години). Това включва по-специално оценка на капацитета за постепенно увеличаване на запасите от въглерод, по-специално в най-бедните на органична материя почви, чрез проверка, че скорошното снабдяване с въглерод (бактериални полизахариди) не предизвиква изчерпване на стария въглерод („първичен ефект“).

Ако няма конфликт, трябва отново да се анализира дългосрочното въздействие на избора на растения, които инвестират повече въглерод в почвите, върху техния добив и тяхната устойчивост за дълъг период от време. Наистина, тази инвестиция на въглерод към ризосферата може да бъде за сметка на въздушната биомаса и следователно на добива. Залогът тук е, че повишаването на плодородието на почвата, свързано с входящия въглерод, ще компенсира тази загуба, за да даде еквивалентни или подобрени добиви за бедни почви и в системи с ниски входящи ресурси. В крайна сметка, времето за развитие на този подход е това за създаване на сортове (няколко години).

В заключение, изборът на сортове въз основа на способността им да увеличават запасите от въглерод в почвата изглежда обещаващ подход, благоприятстващ директната трансформация на атмосферния CO2 в почвена органична материя, съвместим с другите решения, предложени от агроекологията., и заслужава да бъде оценен за възможно най-бързо разгръщане.

Като се възползва от тези лостове, селското стопанство може да играе важна роля за смекчаване на въздействието от изменението на климата, като същевременно продължава да храни планетата.