Gleba a zmiany klimatu

Zmiany klimatu są często postrzegane jako coś, co odbywa się w atmosferze. Przecież w trakcie fotosyntezy rośliny pobierają dwutlenek węgla z atmosfery. Atmosferyczny dwutlenek węgla wpływa jednak na glebę, ponieważ dwutlenek węgla, który nie jest wykorzystywany na potrzeby wzrostu nadziemnych części roślin, jest rozprowadzany przez korzenie, które składują go w glebie. Jeżeli nic tego nie zakłóci, dwutlenek węgla może się ustabilizować i pozostać związany przez tysiące lat. Zdrowe gleby mogą zatem łagodzić zmiany klimatu.

Nie wszystkie gleby są jednakowe pod względem zdolności do magazynowania dwutlenku węgla. Najbogatszymi w dwutlenek węgla glebami są torfowiska, spotykane głównie w północnej Europie, Wielkiej Brytanii i Irlandii. Obszary trawiaste również gromadzą dużą ilość tego gazu na hektar, natomiast gleby na ciepłych i suchych obszarach południowej Europy zawierają mniej dwutlenku węgla.

Zmiany klimatu powodują presję na glebę

W niektórych regionach Europy wyższe temperatury mogą prowadzić do przyspieszenia wegetacji i magazynowania w glebie większej ilości dwutlenku węgla. Wyższe temperatury mogą jednak również przyspieszać rozkład i mineralizację materii organicznej w glebie, powodując zmniejszenie zawartości węgla organicznego.

W innych rejonach na stabilnych torfowiskach niskie stężenie tlenu w wodzie zapobiega rozkładowi materii organicznej, w której magazynowany jest węgiel. Jeżeli takie obszary wyschną, materia organiczna może szybko ulec rozkładowi, uwalniając dwutlenek węgla (CO2) do atmosfery.

Są już oznaki, że wzrost temperatur i zmiany struktury opadów mają wpływ na wilgotność gleb. Prognozy pokazują, że proces ten może postępować, przy czym na większości obszaru Europy w latach 2021–2050 nastąpi zmiana wilgotności gleb w porze letniej – znacząco zmaleje w regionie Morza Śródziemnego, a wzrośnie w pewnym stopniu w północnowschodniej części Europy.

Rosnące stężenie dwutlenku węgla w atmosferze może powodować, że mikroorganizmy w glebie będą szybciej rozkładać materię organiczną, potencjalnie powodując uwalnianie jeszcze większej ilości dwutlenku węgla.

Przewiduje się, że uwalnianie gazów cieplarnianych z gleby będzie szczególnie znaczne na dalekiej północy Europy i Rosji, gdzie topniejąca wieczna zmarzlina może uwalniać duże ilości metanu, gazu cieplarnianego znacznie silniejszego niż dwutlenek węgla.

Nie jest jeszcze pewne, jaki będzie ogólny skutek, gdyż różne regiony pochłaniają i emitują różne ilości gazów cieplarnianych. Istnieje jednak wyraźne ryzyko, że ocieplenie klimatu może prowadzić do uwalniania z gleby większej ilości gazów cieplarnianych, które będą jeszcze bardziej ocieplać klimat w samonakręcającej się spirali.

Rolnictwo i leśnictwo utrzymują dwutlenek węgla pod ziemią

Zmiany klimatu nie są jedynym czynnikiem, który stwarza ryzyko, że gleba z pochłaniacza dwutlenku węgla stanie się źródłem jego emisji. Sposób użytkowania gruntów również może mieć wpływ na ilość dwutlenku węgla, jaka może być magazynowana w glebie.

Obecnie zasoby węgla w europejskich lasach rosną w wyniku zmian w gospodarce leśnej i zmian w środowisku. Około połowy zasobów węgla znajduje się w glebach leśnych. W przypadku degradacji lub wycinki lasu zgromadzony węgiel jest jednak ponownie uwalniany do atmosfery. W takim przypadku lasy mogą mieć większy udział w emisji dwutlenku węgla do atmosfery niż w pochłanianiu.

Wiadomo, że na gruntach rolnych orka przyspiesza rozkład i mineralizację materii organicznej. Aby zachować węgiel i substancje biogenne w glebie, badacze sugerują ograniczenie orki, uprawę przy zastosowaniu złożonego płodozmianu, stosowanie tak zwanych upraw okrywowych i pozostawianie resztek pożniwnych na powierzchni gleby. Pozostawianie resztek pożniwnych na powierzchni przed uprawą i w jej trakcie może pomóc chronić przed ryzykiem erozji gleby. Taka ochrona ma zasadnicze znaczenie, biorąc pod uwagę fakt, że uformowanie zaledwie kilku centymetrów gleby może potrwać tysiące lat. Ograniczona orka wiąże się z mniejszym rozbijaniem i obracaniem gleby. Metody ograniczonej orki lub uprawy zerowej często jednak wiążą się ze stosowaniem większej ilości nawozów chemicznych, co może mieć inne szkodliwe skutki dla środowiska.

Podobnie stosowanie obornika w rolnictwie ekologicznym może pomóc w odtworzeniu zasobów węgla organicznego w glebie głęboko pod powierzchnią gruntu. Rolnictwo ekologiczne wiąże się z dodatkową korzyścią w postaci ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, ponieważ wyklucza się w nim stosowanie nawozów chemicznych. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa obliczyła, że emisje CO2 na hektar uprawy w systemach rolnictwa ekologicznego są o 48% do 66% mniejsze niż w systemach konwencjonalnych.

Co ciekawe, niektóre formy produkcji biopaliw mogą w rzeczywistości ograniczać ilość dwutlenku węgla składowaną w glebie. W niedawnym badaniu odkryto, że biopaliwa wytwarzane z pozostałości kukurydzy mogą tak naprawdę zwiększać całkowite emisje gazów cieplarnianych, ponieważ materia organiczna jest spalana jako paliwo, zamiast powracać do gleby.

Ogólnie rzecz biorąc, przyjęcie odpowiednich praktyk w rolnictwie i leśnictwie stwarza ogromny potencjał pod względem odtwarzania gleby i usuwania CO2 z atmosfery.

Ochrona miast poprzez dbanie o gleby

Po tym, jak domy w belgijskiej wiosce Velm, niedaleko Sint-Truiden, zostały w 2002 r. pięć razy zalane przez błotnistą wodę, mieszkańcy zaczęli naciskać na lokalny samorząd, aby zajął się tym problemem. Powodzie błotne stały się powracającym problemem na tym obszarze, ponieważ woda spływała po nagich polach, niosąc ze sobą osady. Aby rozwiązać ten problem, władze zwróciły uwagę na glebę jako czynnik mający wpływ na bezpieczeństwo domów. Zastosowano szereg środków, takich jak sadzenie upraw okrywowych zimą, gdy gleba była odsłonięta, a tym samym narażona na powódź. Pozostawiano również resztki pożniwne na polach, aby ograniczyć erozję. Takie środki odtwarzania naturalnych systemów pozwoliły zapobiec powodziom błotnym od 2002 r. do dziś, pomimo występowania przypadków intensywnych opadów.

Regulacja i zapobieganie powodziom stanowią zaledwie jedną z istotnych „usług" zapewnianych przez zdrową glebę. Możemy w coraz większym stopniu być zależni od tej usługi, ponieważ ekstremalne zjawiska pogodowe, takie jak powodzie, stają się coraz częstsze i coraz poważniejsze.

Istnieje wiele innych sposobów, w jakie jakość gleby będzie decydowała o wpływie zmian klimatu na nas. Przepuszczalna gleba może również chronić przed falami upałów poprzez gromadzenie dużych ilości wody i obniżanie temperatury. Ten drugi czynnik jest szczególnie istotny w miastach, gdzie twarde, nieprzepuszczalne powierzchnie (poprzez zasklepianie gleby) mogą wywoływać „efekt wyspy ciepła".

Szereg europejskich miast próbuje wykorzystać te funkcje gleby. Na przykład Park Gomeznarro w Madrycie zrewitalizowano w taki sposób, aby znajdowały się w nim nowe przepuszczalne powierzchnie, roślinność i podziemny zbiornik wody. Podobne rozwiązania przyjęto w innych miejscach w Madrycie i w całej Hiszpanii.

Odtwarzanie ekosystemów

Najnowsze dowody są jednoznaczne: odtwarzanie niektórych ekosystemów może w rzeczywistości pomóc w wychwytywaniu dwutlenku węgla z atmosfery. Na przykład czynne odtwarzanie torfowisk okazało się być udaną odpowiedzią na utratę węgla organicznego wskutek eksploatacji torfu do celów energetycznych. Najszybszym sposobem zwiększenia zawartości węgla organicznego w uprawianych glebach jest, według badania przeprowadzonego przez Wspólne Centrum Badawcze Komisji Europejskiej, przekształcenie gruntów rolnych w użytki zielone.

Niestety, niektóre najnowsze tendencje wydają się prowadzić w przeciwnym kierunku. W latach 1990–2012 powierzchnia gruntów rolnych, upraw trwałych, pastwisk i roślinności seminaturalnej w Europie zmalała. Ujmując rzecz konkretniej, tworzenie nowych terenów antropogenicznych w Europie spowodowało utratę 0,81% zdolności produkcyjnej gruntów rolnych, ponieważ pola były w latach 1990–2006 przekształcane w miasta, drogi i inną infrastrukturę. Ten sposób rozwoju obszarów miejskich często wiąże się z zasklepianiem gleby poprzez tworzenie nieprzepuszczalnej warstwy. Pomijając kwestie bezpieczeństwa żywnościowego, oznacza to również, że Europa ma ograniczoną zdolność magazynowania węgla organicznego, zapobiegania powodziom i obniżania temperatury.

Przy odpowiednim gospodarowaniu gleba może pomóc nam w zredukowaniu emisji gazów cieplarnianych i w przystosowaniu się do najgorszych skutków zmian klimatu. Jeśli jednak nie zatroszczymy się o glebę, możemy szybko zaostrzyć problemy związane ze zmianami klimatu.