Table of Contents
وقد برزت زراعة المحاصيل الأحيائية كمكان واعد لإنتاج الطاقة المتجددة، ولكن فوائدها البيئية تتجاوز كثيراً تفكيك الوقود الأحفوري، ومن أكثر المزايا إلحاحاً إمكانية تعزيز عزل الكربون في التربة، ومن خلال إدماج ممارسات محددة لإدارة التربة في نظم زراعة المحاصيل في الطاقة الأحيائية، يمكن للمزارعين ومديري الأراضي أن يلتقطوا ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ويخزنوه في المواد العضوية، مما يؤدي إلى التخفيف من آثار تغير المناخ مع تحسين القدرة على التكيف مع تغير المناخ في الوقت نفسه.
The Science of Soil Carbon Sequestration
أما عزل الكربون في التربة فهو العملية التي يتم بواسطتها احتجاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بواسطة النباتات من خلال تركيب الصور ثم نقله إلى التربة ككربون عضوي، ويخزن هذا الكربون في أشكال مختلفة، بما في ذلك المخلفات النباتية، والكتلة الأحيائية المجهرية، ومركّبات الطحن الثابتة، ويتوقف وقت الإقامة في التربة على عوامل مثل المناخ، ونوع التربة، والممارسات الإدارية.
ويُقدر أن تجمع الكربون العالمي في التربة يناهز 500 2 غيغا طن من الكربون، أي ما يعادل ثلاثة أضعاف تقريباً الكمية في الغلاف الجوي، بل إن الزيادات الصغيرة في هذا المجمع يمكن أن يكون لها تأثير كبير على تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
آليات تحقيق الاستقرار في التربة
وأخيراً، يتم تثبيت الكربون في التربة من خلال ثلاث آليات أولية: الحماية المادية داخل مجاميع التربة، والكيماويات الملزمة للسطح المعدني، والارتداد الكيميائي الأحيائي للمركبات العضوية. Aggregate formation ويُعزز من خلال المواد الفوقية الجذرية والفطرية التي تربط بين جزي التربة معاً.
دور نظم الروت في مدخلات الكربون
وتستثمر المحاصيل الأحيائية التي تدوم كل سنة جزءاً كبيراً من صورها المغنطة تحت الأرض. Root biomass and root exudates] هي مساهمات رئيسية في كربون التربة العضوي، وتشمل هذه الكميات السكر والأحماض العضوية والأحماض الأمينو التي تغذي النشاط المجهري.() ويصبح جزء من هذه الكتلة الأحيائية المجهرية مثبتة كإشعة.
الممارسات الرئيسية لتعزيز عزل الكربون في التربة في المحاصيل الأحيائية
ويمكن اعتماد مجموعة من الممارسات الإدارية لتحقيق أقصى قدر من عزل الكربون في نظم زراعة الطاقة الأحيائية، وتتوقف فعالية هذه الممارسات على الظروف الخاصة بالمواقع، ولكنها تهدف جميعها إلى زيادة مدخلات الكربون، أو الحد من خسائر الكربون، أو كليهما، وتفصل الفروع التالية النهج الأكثر تأثيرا.
التغطية
وتنمو المحاصيل الغطاءية بين دورات المحاصيل الرئيسية أو تتداخل مع محاصيل الطاقة الأحيائية، وهي تحمي التربة من التآكل، وتقمع الأعشاب، وتضيف المادة العضوية عند إنهائها. كما أن المحاصيل ذات الغطاء الحرجي الغامض تصلح أيضاً فترات النيتروجين السطحي التي تُضاف في الغلاف الجوي، مما يقلل من الحاجة إلى الأسمدة الاصطناعية.
انخفاض في معدلات التضليل وعدم وجود إدارة
وتعجل نسبة التحلل من المواد العضوية في التربة بتعطيل المجاميع وزيادة التحلل، مما يحفز على التنفس الميكروبي. [تأثير على نظم الحراثة أو عدم التلويث ، يقلل إلى أدنى حد من اضطراب التربة، ويحافظ على مخزونات الكربون والاستقرار الكلي، وكثيرا ما تدار المحاصيل ذات الطاقة الأحيائية بأقل قدر من الذرة أو الصفرية بعد إنشائها، وهو ما يمثل ميزة طبيعية بالنسبة لاسته.
التعديلات العضوية: اللجنة، ومؤسسة مانيور، وشركة بيوك
كما أن استخدام التعديلات العضوية يزيد من الكربون في التربة. يمكن أن يوفر السائل والمرطوبة مصدراً لثباتات عضوية ومغذيات مستقرة تعزز نمو المحاصيل وكتلة الكتلة الأحيائية الجذرية. ومياه البيوتادايين ، وهو شكل من أشكال التخزين الأحيائي الذي ينتجه خليط من الكتلة الأحيائية، لا يزال فعالاً بشكل خاص.
تناوب المحاصيل وتنويعها
كما أن تناوب أنواع المحاصيل ذات الطاقة الأحيائية المختلفة أو إدماجها في المحاصيل الزراعية الأخرى يميز النظم الجذرية والمجتمعات المحلية المجهرية. يمكن أن يؤدي إلى زيادة مدخلات الكربون تحت الأرض، وإلى زيادة تراكمات التربة الأكثر مرونة، ومن ذلك مثلاً تناوب المحصول المزروعة بالغازات، يمكن أن يعزز عزل الكربون مقارنة بمحاصيل المحصول المحسوبة بالزراعة الأحادية بالإضافة إلى ذلك.
Perennial vs. Annual Bioenergy Crops
ويمكن أن يكون للاختيار بين المحاصيل ذات الطاقة الأحيائية الدائمة والسنوية أثر عميق على عزل الكربون. المحاصيل التي تدوم كل سنة ] مثل المحصولات، والضباب، والحفاظ على الغطاء الأرضي المستمر، والنظم الجذرية الواسعة النطاق، والاضطرابات الدنيا بعد إنشائها.() وتظهر الدراسات باستمرار أن المحاصيل التي تتراكم سنوياً من الكربون العضوي في التربة بمعدلات أعلى بكثير من المحاصيل السنوية التي تنمو فيها().
تحديد كمية منافع عزل الكربون عن التربة
ويؤدي تنفيذ هذه الممارسات إلى تحقيق مجموعة واسعة من الفوائد البيئية والزراعية والاقتصادية، ومن الضروري فهم هذه الفوائد لصانعي السياسات والمزارعين وعامة الجمهور لتقدير قيمة عزل كربون التربة في نظم الطاقة الأحيائية.
Climate Change Mitigation
ويمكن أن يُعادل [[الفائدة المباشرة] الحد من تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. Bioenergy with carbon capture and storage (BECCS) كثيراً ما يُناقش كتقنية انبعاثات سلبية، ولكن حتى بدون ثاني أكسيد الكربون، يمكن أن يقابل عزل الكربون في الأراضي المحصولية للطاقة الأحيائية جزءاً من الانبعاثات من حرق الكتلة الأحيائية أو التحول إلى الوقود الأحيائي.
التربة والصحة الإنتاجية الزراعية
وتحسن عملية عزل كربون التربة صحة التربة بزيادة محتوى المواد العضوية، وتزيد المادة العضوية في التربة من تسارع التدوير المغذي، وتسلل المياه، والقدرة على حيازة المياه. وتفضي هذه التحسينات إلى زيادة قدرة التربة على التكيف التي يمكن أن تصمد أمام الجفاف وظواهر سقوط الأمطار الغزيرة، وبالنسبة لمنتجي المحاصيل في مجال الطاقة الأحيائية، فإن التربة الأكثر صحة تتحول إلى غلات معززة على مر الزمن.
نوعية المياه والتنوع البيولوجي
وتُحدّ المحاصيل الأحيائية ذات الصلة وممارسات حفظ التربة المرتبطة بها من التآكل والمغذيات، وحماية نوعية المياه في المجاري والبحيرات القريبة، وتُكمِّل النظم العميقة للجذور التي تُستخدم في فترات طويلة من الزوايا والفوسفور التي من شأنها أن تُسلّم إلى المياه الجوفية، إضافة إلى أن التعقيد الهيكلي لمحاصيل الطاقة الأحيائية يوفر موئلاً للحشرات النافعة والطيور والتكلورية. [FLTvers]
التحديات والحدود
ورغم الفوائد الواضحة، فإن العديد من التحديات تعوق اعتماد وفعالية ممارسات عزل كربون التربة على نطاق واسع في نظم المحاصيل التي تستخدم الطاقة الأحيائية، ومن الأهمية بمكان التصدي لهذه التحديات لتحقيق الإمكانات الكاملة لهذه الممارسات.
القياس والتحقق
ولا تزال التغيرات الكمية لكربون التربة دقيقة بمرور الوقت والحيز تشكل عقبة تقنية، إذ إن مخزونات الكربون في التربة متغيرة للغاية، والتغيرات الناجمة عن ممارسات الإدارة غالبا ما تكون صغيرة مقارنة بمستويات المعلومات الأساسية. ] [تتتمثل في استخدام تقنيات قياس فعالة وميدانية ] مطلوبة لأسواق ائتمان الكربون وحوافز السياسات العامة، وتعتمد النهج الحالية على عينات التربة، وتحليلات مختبرية، ونماذج قائمة على العمليات، ولكنها لا تزال غير واضحة.
الدوام والقابلية للنقض
ويمكن أن تضيع كربون التربة بسرعة إذا أوقفت ممارسات الإدارة أو إذا وقعت أحداث متطرفة (مثل حرائق برية وفيضانات) ] خطر الدوام ] هو شاغل رئيسي لبرامج تعويض الكربون، وعندما يعود المزارعون إلى الحراثة المكثفة أو يحولون أراضي المحاصيل الأحيائية إلى زراعة المحاصيل السنوية، يمكن أن يساعد الكربون المسيَّن سابقاً على تخفيف عقود إدارة الحوافز في الغلاف الجوي.
الحواجز الاقتصادية والسياسية
وتواجه دوائر الزراعة تكاليف أولية لاعتماد ممارسات الحفظ مثل زراعة المحاصيل أو المعدات غير المميتة أو تطبيقات التحفّل الأحيائي، وتعترف الفوائد الاقتصادية لتصريف الكربون في التربة - صحة التربة المرتجلة، وأرصدة الكربون المحتملة - التي تستغرق في كثير من الأحيان سنوات لتوليدها. الحوافز المالية والمساعدة التقنية هي عوامل أساسية للتغلب على هذه الحواجز.
التقلبات الإقليمية والاستجابة السريعة
(ب) إن فعالية أي ممارسة تختلف مع المناخ، ونوع التربة، والطبوغرافيا، والاستخدام السابق للأراضي، وما يعمل في الوسط الغربي المعتدل قد يفشل في المناطق القاحلة أو المدارية. ) [الإدارة التكيفية الخاصة بالأرض ] مطلوبة، مما يعقّد الجهود الرامية إلى توسيع نطاق التوصيات.
الاتجاهات المستقبلية وأولويات البحوث
To maximize the climate and agricultural benefits of soil carbon sequestration in bioenergy crop cultivation, focused research, technology development, and policy innovation are needed.
دال - تكنولوجيا قياس الأداء
وسيشكل تطوير أساليب غير مكلفة ودقيقة وقابلة للقياس لقياس تغير كربون التربة أولوية عليا. ويمكن أن تؤدي هذه النظم إلى زيادة دقة استخدام تكنولوجيات التنقيب عن التربة، كما أن نظم التنبؤ بالكربون المحتوي على تكنولوجيا ذات تأثير أقل، وكذلك استخدام تكنولوجيات التقلبات الكربونية المتوسطة الحجم، إلى جانب استخدام أجهزة التكوين الآلي، إلى تقدير الكربون العضوي للتربة من المسح الميداني أو المضاربة المختبرية.
التبريـد والتحسين الوراثي
ويمكن لبرامج توليد النباتات أن تختار أنواع المحاصيل التي تستخدم الطاقة الأحيائية مع تعزيز الكتلة الأحيائية، وعمق الجذور، وارتفاع مستويات الإنتاج التي تُستخرج من جذورها، وجميعها تشجع على عزل الكربون. ] تحسين جيني ] من المحصول، وضآلة الاختلال، وأشجار العجز القصير، يجري بالفعل التركيز على زيادة القدرة على توليد الكربون تحت الضغط.
Integration with Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS)
(ب) إن عزل الكربون في التربة يكمل ما يُستخدم في هذه البلدان، وحتى إذا تم احتجاز ثاني أكسيد الكربون من الاحتراق في الطاقة الأحيائية وتخزينه جيولوجياً، فإن كربون التربة لا يزال يوفر فائدة إضافية من خلال تعويض الانبعاثات المتبقية من سلاسل الإمداد، ومن الضروري إجراء بحوث لنموذج صافي الانبعاثات السلبية الإجمالية لعزل التربة زائداً من مركبات الكربون الثنائية الفينيل المتعددة الكلورية فلورية، وكذلك لتحديد استراتيجيات استخدام الأراضي التي تُحدِّد أقصى الأهداف .
آليات السياسات والسوق
ويمكن للسياسات الفعالة أن تهيئ الظروف المواتية لعزل الكربون في التربة. ] ] - يمكن التحقق منها بواسطة بروتوكولات من منظمات مثل شركة Verra أو احتياطي العمل المناخي - ناشئة في أسواق طوعية، غير أنه لتحقيق حجم ذي مغزى، ينبغي إدماج هذه الائتمانات في أسواق الامتثال مثل نظم الحد الأقصى والتجارة أو ضرائب الكربون.
تعليم المزارعين والمساعدة التقنية
وهناك العديد من المزارعين لا يدركون الفوائد أو متطلبات الإدارة المتعلقة باحتجاز كربون التربة. ] برامج الإرشاد المكلَّف ] التي تثبت العائدات الاقتصادية والبيئية التي يمكن أن تدفع إلى التبني، ويمكن لمزارع التد، وشبكات التعلم من الأقران، والأدوات الإلكترونية المتاحة (مثلاً، نظام كوميت - فلوريد، وشركة إيهول - كولم - إيه) أن تساعد المنتجين على تقدير آثار خطط الزراعة.
خاتمة
وتتيح ممارسات عزل الكربون في التربة آلية قوية لتعزيز استدامة زراعة المحاصيل التي تستخدم الطاقة الأحيائية، ومن تغطية المحاصيل والتقليل من الحراثة إلى استخدام المحاصيل البيولوجية والتبني الدائم للمحاصيل، تخفف هذه الاستراتيجيات في آن واحد من تغير المناخ، وتحسن صحة التربة، وتنتج منافع مشتركة من أجل نوعية المياه والتنوع البيولوجي، غير أن تحقيق الإمكانات الكاملة يتطلب التغلب على التحديات الهامة المتصلة بالقياس والثبات والقابلية للاستمرار الاقتصادي والتكيف الإقليمي.
ويتوقف التقدم في المستقبل على استمرار الاستثمار في تكنولوجيات القياس، وتكاثر النباتات، وأطر السياسات التي تكافئ عزل الكربون، وبإدماج هذه الممارسات في الإنتاج الرئيسي للطاقة الأحيائية، يمكننا تحويل المناظر الزراعية إلى مصارف الكربون مع توفير الطاقة النظيفة، والطريق إلى الأمام واضح: مع الحوافز والمعارف الصحيحة، يمكن أن يصبح عزل الكربون في التربة في محاصيل الطاقة الأحيائية حجر الزاوية في الزراعة الذكية المناخية، ومساهم رئيسي في تحقيق الأهداف العالمية المتعلقة بالمناخ.