لقد أصبح من المعروف منذ فترة طويلة أن تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تتزايد باستمرار، وهذه الزيادة هي نتيجة ثانوية للنشاط البشري وعامل من عوامل تغير المناخ.
ومع ذلك، هناك اتجاه أقل استكشافا، ولكنه محير يتمثل في الفجوة المتزايدة بين أعلى وأدنى مستويات ثاني أكسيد الكربون السنوية في الغلاف الجوي.
كانت هذه الفجوة المتزايدة الاتساع بين قمم وأدنى مستويات تركيز ثاني أكسيد الكربون تُعزى في السابق إلى ارتفاع درجات الحرارة وزيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ومع ذلك، تستكشف دراسة حديثة عاملاً محتملاً آخر: الزراعة.
وتؤدي هذه النتائج غير المتوقعة إلى تعديل مفهومنا لدورة الكربون، وتحمل تأثيرات مهمة على جهود التخفيف من آثار تغير المناخ في المستقبل.
نُشرت الدراسة كاملةً في مجلة Nature Communications .
كيف تعمل الزراعة على تحويل ثاني أكسيد الكربون
وجد الباحثون أنه على عكس الاعتقادات السابقة، فإن الأسمدة النيتروجينية المستخدمة في الزراعة هي المساهم الرئيسي في المد والجزر السنوي لدورة الكربون. وهذا يسلط الضوء على تأثير أفعالنا وقرارات إدارة الأراضي على عمليات نظام الأرض.
دانيكا لومباردوزي، المؤلفة الرئيسية للدراسة، هي أستاذة مساعدة في علم النظم البيئية والاستدامة في جامعة ولاية كولورادو، قالت “هذه النتائج مهمة لأننا قللنا من أهمية دور الزراعة في تدفقات دورة الكربون “.
وأضافت “يعترف الكثير من الناس بأن الزراعة يمكن أن تساعد في التخفيف من آثار تغير المناخ، ولكن نظرًا لعدم تمثيلها في معظم نماذج نظام الأرض، فإنها لا تؤخذ في الاعتبار في توقعات تغير المناخ بالطريقة التي ينبغي أن تؤخذ بها”.
ولكن كيف تتم هذه العملية؟ عندما تنبت النباتات في الربيع، فإنها تمتص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي لدعم النمو الجديد. وبمجرد حصاد المحاصيل ودخول النباتات الأخرى في حالة خمول في الخريف، تقل حاجة النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي يرتفع مستواه في الغلاف الجوي مرة أخرى.
يعتبر النيتروجين، وهو عنصر شائع في الأسمدة، ضروريًا لنمو النباتات وبالتالي يساهم في زيادة امتصاص الكربون من الغلاف الجوي خلال موسم النمو.
ثاني أكسيد الكربون بالأرقام
وكشفت الدراسة أن النيتروجين الزراعي يساهم بنسبة 45% في ارتفاع التقلبات السنوية لدورة الكربون.
كما تساهم زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وارتفاع درجات الحرارة أيضًا في الفارق بين مستويات ثاني أكسيد الكربون المرتفعة والمنخفضة خلال عام واحد، ولكن ليس إلى الحد الذي تفعله الأسمدة النيتروجينية.
ومن المثير للاهتمام أن هذا التقلب في دورة الكربون الناجم عن نمو المحاصيل لا يؤثر بشكل مباشر على تخزين الكربون . وذلك لأن المحاصيل تُحصد سنويًا ويعود الكربون الممتص إلى الغلاف الجوي.
ولكن الدراسة تضيف بعداً مثيراً للاهتمام: فتعديل الممارسات الزراعية يمكن أن يعزز تخزين الكربون على المدى الطويل في التربة، وهو سلاح محتمل ضد تغير المناخ.
الممارسات الزراعية وتدفقات الكربون
وأكدت جريتشن كيبيل أليكس، أحد مؤلفي الدراسة من جامعة ميشيغان، على أهمية هذه النتائج، وقالت “إن ممارسات الإدارة الزراعية مهمة جدًا في تشكيل العالم الذي نعيش فيه”.
“في الوقت الذي يشعر فيه كثير من الناس بأن تغير المناخ كان له تأثيرات سلبية عميقة على حياتهم من خلال حرائق الغابات أو الفيضانات أو الجفاف، يمكننا استخدام حقيقة أن هذه الدراسة تظهر أن الإدارة الزراعية لها تأثير عميق على تدفقات الكربون للتفكير في كيفية استخدام الإدارة الزراعية لصالحنا”.
وتماشيا مع ذلك، يتجه العديد من المزارعين إلى الزراعة التجديدية – وهي ممارسات زراعية مصممة لتحسين صحة التربة وإنتاجية المحاصيل مع مكافحة تغير المناخ.
تحديث نماذج نظام الأرض
وعلى الرغم من الأدلة التي تشير إلى الدور الحاسم للزراعة في تقلبات دورة الكربون، فقد تم تجاهل هذه المسألة إلى حد كبير في الماضي لأن نماذج نظام الأرض التقليدية لم تتضمن العمليات الزراعية.
استخدم الباحثون نموذج نظام الأرض المجتمعي، وهي أداة طورها المركز الوطني لبحوث الغلاف الجوي ومؤسسات أخرى، لتحديد أسباب زيادة التقلبات. ومن غير المستغرب أن يبرز النيتروجين الزراعي باعتباره العامل الرئيسي.
إن إدراج الزراعة، وخاصة النيتروجين الزراعي، في نماذج نظام الأرض أمر ضروري لفهم شامل لدورة الكربون، ومع ذلك، فإن غالبية النماذج لا تأخذ ذلك في الاعتبار.
وقالت لومباردوزي: “من الصعب حقًا تمثيل القرارات البشرية في نموذج نظام الأرض، لكننا بحاجة إلى معالجتها”.
يقدم البحث صورة تمكينية لدور الزراعة في تغير المناخ، إلى جانب إمكاناتها في التأثير بشكل كبير على استراتيجيات التخفيف.
