رفع مستوى المياه الجوفية يقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الأراضي الزراعية الشمالية
فوائد مناخية للأراضي الرطبة المزروعة عند رفع المياه في الشمال
في حالتها الطبيعية، تُعد الأراضي الرطبة من أكبر مخازن الكربون في الطبيعة، التربة مشبعة بالمياه وقليلة الأكسجين، مما يجعل تحلل المواد النباتية الميتة بطيئًا جدًا، النباتات لا تتحلل بالكامل، بل تتراكم على مدى آلاف السنين، مكونة طبقات سميكة من الخث.
وعندما تُجفف الأراضي الرطبة للزراعة، ينخفض مستوى المياه ويصل الأكسجين إلى طبقة الخث، فتتمكن الكائنات الدقيقة من تحلل المواد النباتية القديمة بسرعة أكبر، مطلقة الكربون المخزن على مدى قرون على شكل ثاني أكسيد الكربون (CO₂).
منذ القرن السابع عشر، تم تجفيف مساحات واسعة من الأراضي الرطبة في أوروبا والدول الإسكندنافية.
وقد درست العديد من الدراسات تأثير التجفيف وتغير مستويات المياه على انبعاثات الغازات الدفيئة، إلا أن المعلومات عن الأراضي الشمالية المزروعة قليلة، حيث يتميز المناخ بالبرودة، وطول ساعات ضوء النهار في الصيف، وقصر موسم النمو.
يقول الباحث من NIBIO جونبين تشاو، “نعلم من الدراسات في المناطق الأكثر دفئًا أن رفع مستوى المياه الجوفية في الأراضي المزروعة والمجففة غالبًا يقلل انبعاثات CO₂، لأن تحلل الخث يصبح أبطأ”، “مع ذلك، يمكن أن تزيد الظروف الرطبة وقليلة الأكسجين من انبعاثات الميثان، لأن الميكروبات المنتجة له تزدهر في التربة قليلة الأكسجين.”
وقد نُشرت النتائج في مجلة Global Change Biology.
في بعض الحالات، قد تزيد انبعاثات أكسيد النيتروز. يحدث ذلك عندما تكون التربة رطبة ولكن ليست مشبعة بالكامل بالمياه، فتتوقف عملية تحلل النيتروجين جزئيًا، وينتج أكسيد النيتروز بدلًا من غاز النيتروجين غير الضار.
يوضح تشاو، “كل غاز من الغازات الدفيئة يستجيب بشكل مختلف لتغيرات مستوى المياه؛ فقد ينخفض أحد الغازات بينما يرتفع الآخر، لذلك من المهم دراسة التوازن الكلي للغازات”، “نحتاج إلى قياس CO₂ والميثان وأكسيد النيتروز باستمرار طوال الموسم لفهم التأثير الصافي في المناطق الزراعية الشمالية.”
تجربة ميدانية لمدة عامين في وادي باسفيك، في نمرك الشمالية
في عامي 2022 و2023، أجرى تشاو وزملاؤه تجربة ميدانية واسعة في محطة Svanhovd التابعة لـ NIBIO في وادي باسفيك، سجّلت غرف تلقائية انبعاثات CO₂ والميثان وأكسيد النيتروز عدة مرات يوميًا خلال موسم النمو.
يوضح تشاو “تضمنت التجربة خمسة مقاطع تعكس الممارسات النموذجية في الأراضي الزراعية المجففة، مع اختلاف مستويات المياه الجوفية، وكميات الأسمدة، وتكرار الحصاد”.
ركزت الدراسة على ثلاثة أسئلة رئيسية:
– هل يمكن أن يجعل رفع مستوى المياه الجوفية الأراضي الرطبة القطبية قريبة من الحياد المناخي؟
– هل يؤثر مستوى المياه على انبعاثات CO₂ من التربة أكثر من امتصاص النباتات للـ CO₂؟
– كيف تؤثر الأسمدة والحصاد على التوازن المناخي الكلي؟
ارتفاع مستوى المياه يقلل الانبعاثات
عندما كانت أراضي باسفيك جيدة التجفيف، أطلقت كميات كبيرة من CO₂، مشابهة للأراضي المزروعة في الجنوب، لكن عند رفع مستوى المياه الجوفية إلى 25–50 سم تحت السطح، انخفضت الانبعاثات بشكل حاد.
يقول تشاو، “في هذه المستويات العالية، كانت انبعاثات الميثان وأكسيد النيتروز منخفضة أيضًا، مما أعطى توازنًا أفضل للغازات، في بعض الحالات، امتص الحقل CO₂ أكثر مما أطلقه”، وبالتالي، قد يكون رفع المياه الجوفية في الأراضي القطبية المزروعة إجراءً فعالًا لمكافحة تغير المناخ”.
يضيف تشاو “قياساتنا المستمرة التقطت الانبعاثات القصيرة والمتقلبة يوميًا، وهي تفاصيل غالبًا ما تُفقد عند القياسات العرضية”.
أفضل في المناخات الباردة
يزيد ارتفاع المياه الرطوبة في التربة ويقلل الأكسجين في منطقة الجذور. تصبح النباتات أقل نشاطًا وتمتص CO₂ أقل، ومع ذلك تنخفض الانبعاثات الإجمالية.
يوضح تشاو “تسمح الظروف الرطبة للحقل بالوصول إلى امتصاص صافي للكربون عند مستوى إضاءة أقل، وفي الشمال، تمتد ساعات ضوء النهار الطويلة هذه الفترات، مما يعزز امتصاص CO₂”.
يلعب الحرارة دورًا مهمًا أيضًا، فوق ~12°م، يزداد نشاط الميكروبات، وترتفع انبعاثات CO₂ والميثان، ما يعني أن ارتفاع المياه مفيد أكثر في المناخات الباردة، وأن الاحترار المستقبلي قد يقلل هذه الفائدة.
التسميد والحصاد: موازنة الإنتاج والكربون
زاد التسميد من إنتاج الكتلة الحيوية دون تأثير ملحوظ على CO₂ أو الميثان، أما الحصاد المتكرر، فكان له تأثير واضح، حيث يُزال الكربون المخزن في النباتات، ما قد يقلل الكربون في طبقة الخث على المدى الطويل.
يشدد تشاو على ضرورة النظر في مستوى المياه، والتسميد، واستراتيجية الحصاد معًا، يقترح تشاو “يمكن أن يكون الحل هو الزراعة الرطبة (Paludiculture)، أي زراعة نباتات تتحمل الظروف الرطبة لإنتاج الكتلة الحيوية دون تجفيف التربة”.
التباين المحلي يؤثر على التوازن المناخي
حتى ضمن الحقل نفسه، لوحظت فروق كبيرة في الانبعاثات؛ فبعض المناطق امتصت CO₂، بينما أطلقت مناطق أخرى كميات كبيرة.
يخلص تشاو “يمكن أن يؤثر هذا التباين المحلي على حسابات الانبعاثات الوطنية وتصميم الإجراءات، تظهر نتائجنا الحاجة إلى إدارة دقيقة لمستوى المياه، خصوصًا حيث تختلف التربة وظروف الزراعة بين المواقع”.
