افزایش کربن خاک: راهکاری برای مدیریت تغییرات اقلیمی

خاک اهمیت زیادی در مدیریت تغییرات اقلیمی دارد و میزان کربن موجود در آن دو تا سه برابر کربن هوا است. گیاهان دی‌اکسید کربن هوا را می‌گیرند و حدود یک‌سوم دی‌اکسید کربن تولید انسان را مصرف کرده و تقریباً ۱۰ تا ۱۵ درصد آن را به خاک منتقل می‌کنند. کربن از اجزای ضروری برای باروری خاک و کشاورزی به‌حساب می‌آید؛ درضمن تجزیه‌ی گیاهان، باکتری‌ها، قارچ‌ها و جانوران خاکی مانند کرم‌های خاکی باعث آزاد شدن مواد ارگانیک و مغذی برای رشد گیاهان از جمله نیتروژن و فسفر می‌شود. این مواد ساختار خاک را تشکیل می‌دهند و آن را در مقابل فرسایش مقاوم می‌کنند و درنتیجه خاک می‌تواند آب را در خود نگه‌ دارد.

افزایش مقدار کربن خاک سراسر دنیا در هر سال به‌اندازه‌ی بخش در هزار (۰٫۴ درصد) می‌تواند باعث ازبین‌بردن دی‌اکسید کربن هوا (معادل انتشار سوخت‌های فسیلی اتحادیه اروپا) شود. درضمن این روش به افزایش سلامت خاک کمک می‌کند، طبق پژوهش‌هایی که در آفریقا، آسیا و آمریکای لاتین انجام شده است،‌ افزایش ۰٫۴ درصدی کربن خاک در هر سال می‌تواند تا ۱٫۳ درصد محصولات کشاورزی را غنی‌تر کند. بااین‌حال یک‌سوم از خاک دنیا ضعیف شده است و شیوه‌های نامناسب کشاورزی،‌ صنعت و شهرسازی از عوامل تأثیرگذار بر این موضوع به‌شمار می‌روند.

بهبود کربن خاک امروزه به‌شدت مورد توجه است. در نشست آب‌‌و‌هوای پاریس سال ۲۰۱۵، فرانسه «4p1000 initiative» را راه‌اندازی کرد تا با ترویج پژوهش و فعالیت‌های جهانی، حجم کربن خاک را هر سال به میزان ۴ بخش در هر ۱۰۰۰ بخش افزایش دهد.

در نوامبر ۲۰۱۷ در کنفرانس آب‌و‌هوایی بن آلمان، نماینده‌های شرکت‌کننده برنامه کار مشترک کورونیویا درباره‌ی برنامه کشاورزی را تهیه کردند. این برنامه به کشاورزان کمک می‌کند تا علاوه‌بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای،‌ امنیت غذایی را در تغییرات اقلیمی حفظ کنند. از کشورهایی که درگیر فرایند کورونیویا هستند،‌ خواسته شده است تا از یک سیستم نظارتی برای کنترل کربن خاک در مزارع استفاده ‌کرده، تغییرات را ثبت کنند و به احیای مناطق ضعیف بپردازند. همه این کشورها باید هشت مرحله‌ی مهم را مورد توجه قرار دهند که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

حفاظت از پوده‌زارها (پوده معمولاً در زمین‌های بسیار مرطوب و در مناطق معتدل و سردسیر جهان به وجود می‌آید و به‌عنوان سوخت به‌کار می‌رود)، اولویت اول کشورها برای حفظ کربن موجود در زمین است. این بخش‌ها بین ۳۲ تا ۴۶ درصد از همه کربن خاک را در خود دارند (حدود ۵۰۰ تا ۷۰۰ گیگاتن از ۱۵۰۰ گیگاتن دنیا) که ابعاد آن معادل نصف اندازه‌ی کشور برزیل می‌شود. هرسال این پوده‌زارها حدود یک درصد از دی‌اکسیدکربن تولیدشده به‌دست انسان را جذب می‌کنند. با‌این‌حال، ۱۰ تا ۲۰ درصد از پوده‌زارها خشک شده‌اند، سوخته‌اند یا به‌خصوص در مناطق گرمسیری به زمین‌های کشاورزی تبدیل شده‌اند.

به‌عنوان مثال آتش‌سوزی‌هایی که برای پاکسازی زمین در بخش‌های دریایی جنوب‌شرقی آسیا در طول ماه‌های سپتامبر و اکتبر ۲۰۱۵ انجام شد و دود زردرنگ سمی بخش اعظمی از اندونزی را دربر گرفت،‌ روزانه دی‌اکسیدکربنی بیشتر از کل اتحادیه اروپا منتشر کرد. برای حفظ این منابع، دولت‌ها باید سوزاندن پوده‌زارها را ممنوع کرده و استفاده‌ از آن‌ها به‌عنوان زمین‌های کشاورزی را متوقف کنند یا برنامه‌هایی را برای حفاظت از پوده‌ها در وضعیت همیشه مرطوب، تهیه و اجرا کنند.

خاک‌های معدنی تخریب‌شده نیز باید ازطریق کنترل وضعیت چرای حیوانات، استفاده از کود سبز و رشد پوشش گیاهی احیا شوند. بین ۱۰ تا ۶۰ میلیون کیلومترمربع از خاک‌ها تخریب شده‌اند که حدود ۴۰ درصد از سطح کره زمین را تشکیل می‌دهند. این مناطق برای احیای خود باید بین ۹ تا ۱۹ درصد از دی‌اکسید کربن دنیا را به‌مدت ۲۵ تا ۵۰ سال استفاده کنند که به‌میزان ۳ تا ۷ گیگاتن دی‌اکسید کربن در سال می‌شود.

یک تلاش جهانی در حال شروع است. «بن چلنج» (Bonn Challenge) به‌دنبال بهبود ۱٫۵ میلیون کیلومترمربع از زمین‌های تخریب‌شده و جنگل‌زدایی‌شده تا سال ۲۰۲۰ و ۳٫۵ میلیون کیلومترمربع تا سال ۲۰۳۰ است و قصد دارد این موضوع را ازطریق حفاظت، بازیابی و مدیریت پایدار جنگل‌ها و سایر اکوسیستم‌ها محقق کند. این پروژه تحت نظارت مشارکت جهانی برای حفاظت از جنگل‌ها و منابع طبیعی انجام می‌شود و اتحادیه بین‌المللی حفاظت از طبیعت، مدیریت آن را برعهده دارد.

پژوهشگران باید مجموعه‌ای از بهترین روش‌ها را برای وارد کردن کربن بیشتر به خاک مدنظر قرار دهند. از روش‌های ثابت‌شده می‌توان به این موارد اشاره کرد: اطمینان از اینکه خاک در تمام طول سال زیر کشت برود،‌ اضافه کردن پسماند محصولات مثل کود گیاهی و کاه یا کمپوست و همین‌طور کم کردن فعالیت‌های آماده‌سازی خاک نظیر شخم‌زدن. در مناطقی که در معرض خطر فرسایش بالا قرار دارند، کشت روی خطوط تراز یا کشت کنتوری (Contour farming) و مزارع پله‌ای باید در دستور کار قرار بگیرد. سیستم‌های جنگل‌زراعی، حصارکشی‌ها و زمین‌های مرطوب می‌توانند تنوع‌زیستی و کربن خاک را افزایش دهند. کاشت گیاهانی که نیتروژن خاک را تأمین می‌کنند نظیر لوبیا، یونجه و کلزا که نه‌تنها نیاز به کود معدنی را کاهش می‌دهند، بلکه اکسید نیتروژن (یک گاز گلخانه‌ای که حدوداً ۳۰۰ برابر قوی‌تر از دی‌اکسید کربن است) تولید می‌کنند.

خاک به‌طور منظم به مواد ارگانیک نیاز دارد. تقاضای رقابتی برای پسماندهای گیاهی (که به‌عنوان علوفه نیز به‌کار می‌رود) یا کود حیوانی (که برای پخت‌و‌پز و سوخت هم استفاده می‌شود) می‌تواند به محدود شدن این منابع بینجامد. به‌این‌ترتیب، کمبود سایر مواد مغذی خاک ممکن است توانایی گیاهان در تولید موارد ارگانیک کافی برای احیای خاک را کاهش دهد. استراتژی‌های منطقه‌ای برای افزایش نیاز خاک به کربن بیشتر باید توسعه یابد و برای این منظور توجه به انواع خاک‌های محلی، آب‌و‌هوا، میزان تغییرات آب‌و‌هوایی و شرایط اجتماعی و اقتصادی اهمیت دارد. به‌این‌ترتیب یک‌سری گونه‌ی خاص گیاهی باید کاشته و روش‌های محدودی اجرا شود. به‌عنوان مثال، باید سوزاندن پوشال‌ یا کاه برای پاکسازی زمین در آسیا و آمریکای جنوبی متوقف شود. همین موضوع در مورد سوزاندن جنگل‌های استوایی آفریقا نیز صدق می‌کند. کاهش استفاده از کودهای معدنی و اجرای روش‌های اکولوژی‌زراعی در اروپا نیز می‌تواند مؤثر باشد.

پژوهشگران و مدیران زمین باید به بررسی و ارزیابی مداخله‌ها بپردازند. نظارت بلندمدت مستمر و در مقیاس بزرگ، هزینه‌های زیادی دارد و شامل بررسی‌های گسترده‌ی میدانی و جمع‌آوری صدها نمونه از هر هکتار و تحلیل‌های آزمایشگاهی است که تحلیل هر نمونه معادل ۱۰ دلار هزینه برمی‌دارد. استفاده از داده‌های زمین مرجع در مشاهده تغییرات کوچک در کربن ارگانیک خاک در طول زمان،‌ باید حداقل برای ۱۰ سال ادامه پیدا کند. دسترسی به زمین‌های خصوصی و کمبود مهارت و دانش فنی به‌خصوص در کشورهای در حال توسعه نیز از دیگر چالش‌های این پژوهش به‌حساب می‌آید.

شبکه جهانی آزمایشگاه‌های خاک (GLOSOLAN) تلاش می‌کند ازطریق هماهنگ کردن پروتکل‌ها و استانداردها و راه‌اندازی برنامه‌های آموزش جهانی درباره‌ی تجزیه و تحلیل خاک، به بهبود اوضاع کمک کند.

با استفاده از ابزارهای پیشرفته، ارزیابی‌ و بررسی خاک ارزان‌تر، سریع‌تر و دقیق‌تر انجام می‌شود. طیف‌سنجی مادون قرمز قابل‌حمل در آینده‌ای نزدیک قادر به بررسی مواد شیمیایی مختلف در خاک نظیر کربن خواهد بود که برای هر نمونه یک دلار هزینه دارد. برای استفاده از این ابزارها نیاز به هماهنگ‌سازی روش‌ها، تأیید استانداردها و دستورالعمل‌های مشترک است. برای اسکن مناطق وسیع نیز باید از تصاویر ماهواره‌ای استفاده کرد. پژوهشگران برای ارزیابی میزان کربن خاک از فضا یا پیش‌بینی آن ازطریق ویژگی‌های پوشش‌های گیاهی باید اقدام به تهیه روش‌ها و الگوریتم‌های اتوماتیک کنند. استفاده از این روش‌ها باید برای هر نوع خاک مرطوب و خشک و سطوح هموار و ناهموار عملی باشد.

نیاز به تهیه مدل‌های کامپیوتری و شبکه‌ای از سایت‌های موضوعی است تا بتوان اثربخشی توقف شخم‌زدن را بررسی کرد. مزرعه‌دارها باید فعالیت‌های خود را ازطریق بررسی موضعی، پژوهش‌های میدانی یا سنجش از دور، گزارش کنند. درضمن اطلاعات مربوط‌به نوع خاک و متغیرهای هواشناسی نیز باید جمع‌آوری شود. باوجود یک‌سری پایگاه داده‌ای پژوهشی نظیر سیستم مشاهده یکپارچه کربن که تغییرات گازهای گلخانه‌ای را در ۱۲۰ سایت آزمایشی در اروپا بررسی می‌کند، داده‌های خاک باید خیلی شفاف‌تر و دردسترس‌تر باشند.

مردم باید آگاهی بیشتری نسبت به اهمیت کربن ارگانیک خاک و قابلیت خودشان برای بهبود کربن در زمین‌های کشاورزی،‌ باغ‌های خصوصی و مناطق عمومی پیدا کنند. به‌عنوان مثال رویکردهای شهروند علمی برای جمع‌آوری اطلاعات که به‌طور گسترده در برنامه‌ریزی‌ شهری استفاده می‌شود، باید به حوزه خاک نیز توجه کند. مثال خوب این موضوع را می‌توان در مطالعه‌ی جمعیت کرم‌های خاکی مشاهده کرد که به همت کشاورزان انگلیس از ۱۳۰۰ هکتار به‌دست آمد و به ارزیابی تنوع‌زیستی زمین‌های کشاورزی کمک کرد.

برای جمع‌آوری اطلاعات کربن خاک و اشتراک آن نیاز به ایجاد یک پلتفرم آنلاین، ‌باز و جهانی است. این پلتفرم می‌تواند براساس GlobalSoilMap باشد که در سال ۲۰۰۹ توسط دانشمندان ساخته شد. اگر این پلتفرم طبق یک تکنولوژی پرکاربرد مثل سیستم اطلاعات جغرافیایی باشد، می‌تواند دامنه‌ی دسترسی را افزایش دهد و دیگر نیازی به آموزش نباشد. این پلتفرم‌های باز برای کشورهای درحال توسعه که دسترسی به منابع محدود است، اهمیت زیادی دارد.

چارچوب‌های سیاسی مرتبط با خاک و تغییرات آب‌و‌هوایی باید با هم هماهنگ شوند. این موضوع شامل گروه‌های شرکت‌کننده در اهداف توسعه پایدار سازمان ملل (SDG) می‌شود که به‌دنبال متوقف کردن تخریب خاک و معکوس کردن این روند تا سال ۲۰۳۰ هستند و همچنین کنوانسیون سازمان ملل برای مبارزه با بیابان‌زدایی که هدفش تأمین مالی پروژه‌ی تخریب زمین و مدیریت پایدار زمین است. دانشمندان باید به کشورها کمک کنند تا برای پایبندی به توافق پاریس، اهداف‌شان در زمینه کربن خاک را به‌صورت یکپارچه در بیاورند. علاوه‌براین، برنامه کورونیویا نیز باید بتواند اهداف مکملی برای ذخیره کربن خاک در اختیار کشورها قرار دهد.

برای اصلاح روش‌های کشاورزی در سراسر جهان نیاز به اتخاذ اهداف و سیاست‌هایی است که شاید دهه‌ها طول بکشد. کشاورزان برای تغییر روش خود نیاز به انگیزه دارند، به‌عنوان مثال برای پوشش هزینه‌ها و مشکلات احتمالی می‌توان غرامت‌های مالی برای آن‌ها درنظر گرفت. پژوهشگران هم باید درک بهتری از اولویت‌های جغرافیایی نظیر نقاط حساس (که هوای نامطلوب و جمعیت آسیب‌پذیر درکنار هم قرار دارند) داشته باشند.

سیاست‌گذاران باید کربن خاک را در طرح‌های تجاری کاهش گازهای گلخانه‌ای و مالیات کربن قرار دهند. این موضوع دشوارتر از برنامه‌های مربوط‌به دی‌اکسید کربن است زیرا کربن خاک ناپایدار بوده، به‌طور نامنظم در خاک پخش شده است و درنتیجه اندازه‌گیری آن سخت می‌شود. بیمه محصولات کشاورزی و سایر خدمات می‌تواند به کشاورزانی که کربن خاک را بهبود داده‌اند، کمک مالی کند. کارت‌های اعتباری کربن یا کارت‌های تخفیف را نیز می‌توان به زمین‌هایی که در معرض از دست دادن کربن هستند، ارائه کرد.

برخی دولت‌ها فعالیت خود را در این زمینه شروع کرده‌اند. هند کارت‌های بهداشت خاک را بین ۱۰۰ میلیون کشاورز توزیع کرده است که به آن‌ها توضیح می‌دهد چطور مواد مغذی خاک را آزمایش کرده و کدام کود را انتخاب کنند. چین آتش‌زدن زمین‌های کشاورزی را ممنوع کرده است و به کشاورزانی که پسماندهای گیاهی را به زمین برمی‌گردانند، یارانه می‌دهد. ایالات متحده به کشاورزانی که زمین‌های کشاورزی را زیر کشت نمی‌برند و چمن‌زارهای غنی از کربن را افزایش می‌دهند، کمک مالی می‌کند.

علاوه‌براین،‌ بانک‌های توسعه و سرمایه‌گذاران برای حمایت از روش‌های بهبود کربن خاک باید صندوق‌های سرمایه‌گذاری جهانی تأسیس کنند. این صندوق‌ها می‌توانند مشابه صندوق مورینگا باشند که پروژه‌های جنگل‌زراعی در آمریکای لاتین و کشورهای جنوب صحرای آفریقا را هدف قرار داده است.

پژوهشگران، سیاست‌گذاران و مدیران زمین باید به این درک برسند که افزایش حجم کربن خاک و حفاظت از خاک‌های غنی از کربن، برای دستیابی به اهداف اقلیمی پاریس و اهداف توسعه پایدار سازمان ملل ضرورت دارد. سازمان‌های مربوطه باید یک انجمن مشترک برای اجرای اقدامات مشترک تشکیل دهند که می‌تواند «4p1000 initiative» را نیز شامل شود. کشورهای همسایه باید تجربه‌های خود را با یکدیگر مبادله کرده،‌ استراتژی‌های مدیریت مشترک اتخاذ کنند و تصمیمات مشترکی در زمینه‌ی کاهش تغییرات اقلیمی و تخریب زمین بگیرند.

در قدم بعدی، آژانس‌های مالی بین‌المللی باید چندین میلیون دلار برای پژوهش‌های ضروری (نظیر مواردی که در «4p1000 initiative» مشخص شد) اختصاص دهند. این پژوهش‌ها عبارت‌اند از ارزیابی امکان ذخیره کربن خاک، توسعه‌ی اهداف و شیوه‌های مدیریتی،‌ نظارت، گزارش‌دهی، اصلاح استراتژی‌ها و درک فرآیندهای اصلی خاک و گیاه. با شروع نشست کورونیویا، دولت‌ها باید با تأمین بودجه لازم برای جمع‌کردن متخصصان خاک، خیرین و سیاست‌گذاران، اقدامات عملی در حوزه ذخیره کربن خاک را درپیش بگیرند.

در پایان باید اشاره کنیم که نویسنده این مقاله، دکتر فرشاد امیراصلانی دانشیار گروه جی آی اس دانشکده جغرافیای دانشگاه تهران هستند.