Работа, опубликованная в двух частично совпадающих исследованиях Октябрь. 5 в Ежегодном обзоре экологии, эволюции, систематики и биологии глобальных изменений подчеркивает необходимость дополнительных исследований того, как почва – при правильном управлении – может смягчить быстро меняющийся климат.
«Грязь не волнует большинство людей», – сказал профессор науки о земных системах Роб Джексон, ведущий автор статьи в Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics и соавтор статьи по биологии глобальных изменений. "Но это безрисковое климатическое решение с большими дополнительными выгодами. Укрепление здоровья почвы защищает продовольственную безопасность и повышает устойчивость к засухам, наводнениям и урбанизации."
Скромный, но могущественный
Органические вещества в почве, такие как разлагающиеся остатки растений и животных, накапливают больше углерода, чем растения и атмосфера вместе взятые. К сожалению, углерод в почве был широко утерян или деградирован из-за изменений в землепользовании и неустойчивых лесных и сельскохозяйственных методов, пожаров, осаждения азота и другой деятельности человека. Наибольшая угроза в ближайшем будущем исходит от таяния вечной мерзлоты в северных районах Земли, что может привести к выбросу огромного количества углерода в атмосферу.
Несмотря на эти риски, есть большие перспективы, по словам Джексона и Дженнифер Харден, приглашенного ученого из Стэнфордской школы наук о Земле, энергии и окружающей среде и ведущего автора статьи о биологии глобальных изменений.
Исследователи считают, что улучшение управления землей может увеличить запасы углерода в почве, чтобы компенсировать будущие выбросы углерода в результате таяния вечной мерзлоты. Среди возможных подходов: уменьшенная обработка почвы, круглогодичный корм для скота и внесение компоста. Посадка большего количества многолетних культур вместо однолетних может накапливать больше углерода и уменьшить эрозию, позволяя корням проникать глубже в землю.
Джексон, Харден и их коллеги также обнаружили, что около 70 процентов всего секвестрированного углерода в верхнем слое почвы находится на землях, непосредственно затронутых сельским хозяйством, выпасом пастбищ или лесным хозяйством – количество, которое удивило авторов.
«Я думаю, если бы мы делали ставки на пиво, мы бы все проиграли», – сказала Харден о своих соавторах.
Джексон и его соавторы обнаружили в своем анализе ряд других сюрпризов. Например, корни растений ?вероятность превращения в органическое вещество почвы в пять раз выше, чем у листьев, при той же массе материала. Исследование также дает наиболее полную оценку углерода в торфяниках и вечной мерзлоте – почти половина расчетного углерода почвы в мире.
«Сохранение и восстановление органических веществ в почве помогает фермерам выращивать более качественные урожаи, очищать нашу воду и поддерживать чистоту атмосферы», – сказали Джексон, Мишель и Кевин Дуглас Провостал, профессор Школы наук о Земле, энергии и окружающей среде.
Преодоление препятствий
Исследование под руководством Джексона описывает неожиданно большой запас потенциально уязвимого углерода в северной тайге, экосистеме, которая нагревается быстрее, чем любая другая.
Эти запасы углерода сравнительно плохо отображены и изучены.
Исследование предупреждает об еще одной опасности: переоценке распределения органических веществ в почве. Джексон и его соавторы подсчитали, что это может быть на 25-30 процентов меньше, чем в настоящее время, из-за ограничений со стороны коренных пород, фактора, ранее не анализировавшегося в опубликованных научных исследованиях.
Хотя ученые теперь могут дистанционно отображать и отслеживать изменения окружающей среды на поверхности Земли, они все еще не имеют четкого представления о взаимодействиях между биологическими, химическими и физическими процессами, регулирующими углерод в почвах.
Эти знания имеют решающее значение для понимания и прогнозирования того, как углеродный цикл будет реагировать на изменения в экосистеме, увеличения производства продуктов питания и защиты природных услуг, от которых мы зависим, таких как опыление сельскохозяйственных культур и хранение подземных вод.
Быстро меняющийся климат и его воздействие на почву делают эти научные достижения еще более актуальными.
"Почва изменилась под нашими ногами", – сказал Харден. «Мы не можем использовать почвенные карты, сделанные 80 лет назад, и рассчитывать на те же ответы."
Однако давление финансирования, такое как сокращение федерального бюджета науки о климате, в сочетании с текучестью научных кадров и отсутствием систематических данных угрожает прогрессу в исследованиях углерода в почве. Джексон, Харден и их коллеги призывают к возобновлению сбора значительно большего количества данных о содержании углерода в почве и о роли, которую он играет в связывании углерода. Они предусматривают открытую общую сеть для использования фермерами, владельцами ранчо и другими управляющими земельными ресурсами, а также политиками и организациями, которым нужны надежные данные для информирования об инвестициях в землю и их сохранении.
«Если мы потеряем импульс к исследованиям углерода, это подавит наш импульс к решению проблем, связанных как с климатом, так и с устойчивостью земель», – сказал Харден.