Klimata pārmaiņu ietekme uz augsni

Klimata pārmaiņas bieži tiek uzskatītas par procesu, kas norisinās tikai atmosfērā. Jāņem vērā, ka augi fotosintēzes procesā no atmosfēras uzņem oglekli. Taču atmosfēras ogleklis ietekmē arī augsni, jo ogleklis, kas netiek izmantots virszemes augu attīstībai, izplatās caur auga saknēm, kuras nogulsnē oglekli augsnē. Ja šis ogleklis paliek neskarts, tas var nostabilizēties un palikt šādā stāvoklī tūkstošiem gadu. Veselīgas augsnes šādi var mazināt klimata pārmaiņas.

Oglekļa uzglabāšanas ziņā augsnes ir atšķirīgas. Ar oglekli visvairāk ir piesātināti kūdrāji, kas pārsvarā sastopami Ziemeļeiropā, Lielbritānijā un Īrijā. Zālāju augsnēs uz vienu hektāru arī ir daudz oglekļa. Turpretim augsnēs, kas atrodas siltās un sausās teritorijās Dienvideiropā, ir mazāk oglekļa.

Klimata pārmaiņas rada spiedienu uz augsni

Dažās Eiropas daļās paaugstināta gaisa temperatūra var veicināt straujāku veģetācijas attīstību un oglekļa uzglabāšanu augsnē lielākos apjomos. Tomēr paaugstināta gaisa temperatūra var arī augsnē pastiprināt organisko vielu trūdēšanu un mineralizāciju, samazinot organiskā oglekļa saturu.

Stabilos citu teritoriju kūdrājos esošu, oglekli saturošu organisko vielu trūdēšana tiek novērsta, pateicoties zemam skābekļa līmenim ūdenī. Ja šīs teritorijas izžūst, organiskās vielas var ātri sadalīties, izdalot atmosfērā oglekļa dioksīdu (CO2).

Jau tagad ir pazīmes, ka augsnes mitruma saturu ietekmē augošā temperatūra un nokrišņu daudzuma izmaiņas. Turpmākās prognozes liecina, ka lielākajā Eiropas daļā laikposmā no 2021. gada līdz 2050. gadam vasarās šis process var turpināties ar vispārīgām augsnes mitruma izmaiņām, tostarp būtisku samazinājumu Vidusjūras reģionā un nelielu palielināšanos Ziemeļaustrumeiropā.

Pieaugošā oglekļa dioksīda koncentrācija Zemes atmosfērā var paātrināt mikrobu darbību augsnē, kas izraisītu organisko vielu sadalīšanos, potenciāli izdalot oglekļa dioksīdu pat vēl lielākos daudzumos. Sagaidāms, ka siltumnīcefekta gāzu izmešana no augsnes būs īpaši jūtama Eiropas tālajos ziemeļos un Krievijā, kur mūžīgā sasaluma kušanas procesā lielos apjomos var tikt izmests metāns, kas ir daudz iedarbīgāka siltumnīcefekta gāze nekā oglekļa dioksīds.

Tomēr nav skaidrs, kāda būs kopējā ietekme, jo dažādos reģionos siltumnīcefekta gāzes tiek absorbētas un emitētas dažādos daudzumos. Taču pastāv acīmredzams risks, ka klimata sasilšanas rezultātā no augsnes siltumnīcefekta gāzes var tikt izmestas lielākos apjomos, kas tālāk stimulēs klimata sasilšanas spirālveida attīstību.

Oglekļa saglabāšana zem zemes lauksaimniecībā un mežsaimniecībā

Klimata pārmaiņas nav vienīgais apstāklis, kas augsni draud pārvērst no oglekļa krātuves par emisiju avotu. Acīmredzama ietekme uz oglekļa apjomu augsnē ir arī zemes apsaimniekošanas veidam.

Pašlaik oglekļa krājumi Eiropas mežos palielinās sakarā ar izmaiņām mežu apsaimniekošanā un vides izmaiņām. Aptuveni puse no oglekļa krājumiem atrodas mežu augsnēs. Taču, ja meži tiek degradēti vai izcirsti, tajos uzkrātais ogleklis nonāk atpakaļ atmosfērā. Šādā gadījumā meži var kļūt parlielākajiem oglekļa emisiju avotiem atmosfērā.

Ir zināms, ka lauksaimniecībā augšņu aršana paātrina organisko vielu trūdēšanu un mineralizāciju. Lai oglekli un biogēnus saglabātu augsnē, zinātnieki iesaka samazināt aršanu, plānot augu seku, izmantojot tā dēvētos virsaugus un kultūraugu atliekas atstājot uz augsnes virskārtas. Atstājot kultūraugu atliekas uz augsnes virskārtas pirms kultūraugu sēšanas un to sēšanas laikā, var tikt novērsts augsnes erozijas risks.

Šāda aizsardzība ir svarīga, ņemot vērā, ka tikai dažu centimetru biezas augsnes kārtas izveidošanai var būt nepieciešami daudzi gadu tūkstoši. Samazinot aršanu, augsne tiek mazāk sašķelta un apvērsta. Tomēr ierobežotas aršanas metodes vai pilnīga atteikšanās no aršanas bieži tiek saistītas ar lielāku ķīmisko mēslošanas līdzekļu izmantošanu, kas var radīt citas negatīvas sekas uz vidi.

Līdzīgi kā organiskajā lauksaimniecībā tiek izmantotas kūtsmēslu pievades, tās var atjaunot arī augsnes organisko oglekli dziļi zem tās virskārtas. Organiskā lauksaimniecība ir sniegusi pozitīvu ieguldījumu siltumnīcefekta gāzu samazināšanā, jo tajā netiek izmantoti ķīmiskie mēslošanas līdzekļi. ANO Pārtikas un lauksaimniecības organizācija ir aprēķinājusi, ka oglekļa dioksīda emisijas uz vienu organiskās lauksaimniecības sistēmu hektāru ir par 48 % līdz 66 % mazākas nekā tradicionālajās sistēmās.

Interesanti, ka ar dažiem biodegvielu ražošanas veidiem patiesībā var samazināt augsnē esošo oglekli. Jaunākajā pētījumā tika atklāts, ka no labības graudu atlikumiem iegūta biodegviela patiesībā var palielināt kopējās siltumnīcefekta gāzu emisijas, jo organiskās vielas tiek sadedzinātas kā degviela, nevis atgrieztas atpakaļ augsnē.

Kopumā atbilstošu zemkopības un mežsaimniecības metožu pieņemšana piedāvā milzīgas iespējas augsnes atjaunošanai un atmosfēras attīrīšanai no oglekļa dioksīda.

Pilsētu aizsardzība, izmantojot augsni

Pēc tam, kad Beļģijas ciematā Velmā (atrodas netālu no Sinttreidenas) 2002. gadā visas mājas piecas reizes tika appludinātas ar duļķainu ūdeni, iedzīvotāji pieprasīja vietējai pašvaldībai, lai tā rīkotos. Duļķainā ūdens plūdi šajā reģionā bija kļuvuši par pastāvīgu problēmu, jo ūdens plūda no tukšiem laukiem, nesot sev līdzi nogulsnes. Lai šo problēmu atrisinātu, varasiestādes meklēja iespējas, kā mājas varētu aizsargāt, izmantojot augsni. Tās veica daudzus pasākumus, piemēram, ziemā, kad augsne bija tukša, iestādīja virsaugus, tādējādi samazinot plūdu risku. Uz lauka atstāja kultūraugu atliekas, lai samazinātu eroziju. Varasiestādes veiksmīgi īstenoja šos dabisko sistēmu atjaunošanas pasākumus, un vietējie iedzīvotāji kopš 2002. gada līdz šodienai ir pasargāti no duļķainā ūdens plūdiem, neraugoties uz vairākām spēcīgām lietusgāzēm.

Plūdu regulēšana un novēršana ir tikai viens no ļoti svarīgiem "pakalpojumiem", ko nodrošina veselīga augsne. Mums var nākties uz šo pakalpojumu paļauties arvien vairāk, jo ekstremāli apstākļi, piemēram, plūdi, kļūst arvien biežāki un spēcīgāki.

Augsnes kvalitāte noteiks klimata pārmaiņu ietekmi uz mums arī daudzos citos veidos. Caurlaidīga augsne var arī aizsargāt pret karstuma viļņiem, uzglabājot sevī lielus ūdens daudzumus un kavējot gaisa temperatūras paaugstināšanos. Šis pēdējais apstāklis ir īpaši svarīgs pilsētās, kur cietie grunts segumi (sablīvētās augsnes) var radīt "siltuma salu efektu".

Vairākas Eiropas pilsētas mēģina izmantot šīs augsnes funkcijas. Piemēram, Madridē tika atjaunots Gomesnaro parks, iekļaujot tajā jaunas caurlaidīgas virsmas, augu valsti un pazemes ūdens krātuvi. Šis risinājums tika izmantots arī citur Madridē un visā Spānijā.

Ekosistēmu atjaunošana

Jaunākie secinājumi ir pilnīgi nepārprotami: dažu ekosistēmu atjaunošana var reāli palīdzēt attīrīt atmosfēru no oglekļa. Piemēram, intensīva kūdrāju atjaunošana izrādījās veiksmīga reakcija uz organiskā oglekļa zudumu, ko izraisīja kūdras izmantošana enerģijas iegūšanai. Saskaņā ar Eiropas Komisijas Kopīgā pētniecības centra pētījumu, organiskā oglekļa daudzumu lauksaimniecības zemēs visātrāk var palielināt, aramzemi pārvēršot zālaugu platībās.

Diemžēl dažas jaunākās tendences ir vērstas pretējā virzienā. Laikposmā no 1990. gada līdz 2012. gadam aramzemju, daudzgadīgo kultūru, ganību un daļēji dabiskās augu valsts platība Eiropā ir samazinājusies. Konkrētāk, zemes atsavināšanas procesā Eiropā laikposmā no 1990. gada līdz 2006. gadam tika zaudēts 0,81 % no aramzemes produktivitātes, jo lauki tika pārvērsti pilsētās, autoceļos un citos infrastruktūras objektos. Šādi pilsētu attīstības projekti bieži paredz augsnes noblīvēšanu ar necaurlaidīgu slāni. Neņemot vērā bažas par pārtikas nodrošinājumu, tas nozīmē arī, ka Eiropai ir ierobežotas iespējas uzglabāt organisko oglekli, novērst plūdus un aizkavēt gaisa temperatūras paaugstināšanos.

Ja mēs ar augsni rīkosimies pareizi, tā var mums palīdzēt samazināt siltumnīcefekta gāzes un pielāgoties pašām nelabvēlīgākajām klimata pārmaiņu ietekmēm. Taču, ja mēs nerūpēsimies par augsni, tad varam strauji saasināt ar klimata pārmaiņām saistītās problēmas.