افزايش كربن خاك: راهكاري براي مديريت تغييرات اقليمي

خاك اهميت زيادي در مديريت تغييرات اقليمي دارد و ميزان كربن موجود در آن دو تا سه برابر كربن هوا است. گياهان دي‌اكسيد كربن هوا را مي‌گيرند و حدود يك‌سوم دي‌اكسيد كربن توليد انسان را مصرف كرده و تقريباً ۱۰ تا ۱۵ درصد آن را به خاك منتقل مي‌كنند. كربن از اجزاي ضروري براي باروري خاك و كشاورزي به‌حساب مي‌آيد؛ درضمن تجزيه‌ي گياهان، باكتري‌ها، قارچ‌ها و جانوران خاكي مانند كرم‌هاي خاكي باعث آزاد شدن مواد ارگانيك و مغذي براي رشد گياهان از جمله نيتروژن و فسفر مي‌شود. اين مواد ساختار خاك را تشكيل مي‌دهند و آن را در مقابل فرسايش مقاوم مي‌كنند و درنتيجه خاك مي‌تواند آب را در خود نگه‌ دارد.

افزايش مقدار كربن خاك سراسر دنيا در هر سال به‌اندازه‌ي بخش در هزار (۰٫۴ درصد) مي‌تواند باعث ازبين‌بردن دي‌اكسيد كربن هوا (معادل انتشار سوخت‌هاي فسيلي اتحاديه اروپا) شود. درضمن اين روش به افزايش سلامت خاك كمك مي‌كند، طبق پژوهش‌هايي كه در آفريقا، آسيا و آمريكاي لاتين انجام شده است،‌ افزايش ۰٫۴ درصدي كربن خاك در هر سال مي‌تواند تا ۱٫۳ درصد محصولات كشاورزي را غني‌تر كند. بااين‌حال يك‌سوم از خاك دنيا ضعيف شده است و شيوه‌هاي نامناسب كشاورزي،‌ صنعت و شهرسازي از عوامل تأثيرگذار بر اين موضوع به‌شمار مي‌روند.

بهبود كربن خاك امروزه به‌شدت مورد توجه است. در نشست آب‌‌و‌هواي پاريس سال ۲۰۱۵، فرانسه «4p1000 initiative» را راه‌اندازي كرد تا با ترويج پژوهش و فعاليت‌هاي جهاني، حجم كربن خاك را هر سال به ميزان ۴ بخش در هر ۱۰۰۰ بخش افزايش دهد.

در نوامبر ۲۰۱۷ در كنفرانس آب‌و‌هوايي بن آلمان، نماينده‌هاي شركت‌كننده برنامه كار مشترك كورونيويا درباره‌ي برنامه كشاورزي را تهيه كردند. اين برنامه به كشاورزان كمك مي‌كند تا علاوه‌بر كاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي،‌ امنيت غذايي را در تغييرات اقليمي حفظ كنند. از كشورهايي كه درگير فرايند كورونيويا هستند،‌ خواسته شده است تا از يك سيستم نظارتي براي كنترل كربن خاك در مزارع استفاده ‌كرده، تغييرات را ثبت كنند و به احياي مناطق ضعيف بپردازند. همه اين كشورها بايد هشت مرحله‌ي مهم را مورد توجه قرار دهند كه در ادامه به آن‌ها اشاره خواهيم كرد.

حفاظت از پوده‌زارها (پوده معمولاً در زمين‌هاي بسيار مرطوب و در مناطق معتدل و سردسير جهان به وجود مي‌آيد و به‌عنوان سوخت به‌كار مي‌رود)، اولويت اول كشورها براي حفظ كربن موجود در زمين است. اين بخش‌ها بين ۳۲ تا ۴۶ درصد از همه كربن خاك را در خود دارند (حدود ۵۰۰ تا ۷۰۰ گيگاتن از ۱۵۰۰ گيگاتن دنيا) كه ابعاد آن معادل نصف اندازه‌ي كشور برزيل مي‌شود. هرسال اين پوده‌زارها حدود يك درصد از دي‌اكسيدكربن توليدشده به‌دست انسان را جذب مي‌كنند. با‌اين‌حال، ۱۰ تا ۲۰ درصد از پوده‌زارها خشك شده‌اند، سوخته‌اند يا به‌خصوص در مناطق گرمسيري به زمين‌هاي كشاورزي تبديل شده‌اند.

به‌عنوان مثال آتش‌سوزي‌هايي كه براي پاكسازي زمين در بخش‌هاي دريايي جنوب‌شرقي آسيا در طول ماه‌هاي سپتامبر و اكتبر ۲۰۱۵ انجام شد و دود زردرنگ سمي بخش اعظمي از اندونزي را دربر گرفت،‌ روزانه دي‌اكسيدكربني بيشتر از كل اتحاديه اروپا منتشر كرد. براي حفظ اين منابع، دولت‌ها بايد سوزاندن پوده‌زارها را ممنوع كرده و استفاده‌ از آن‌ها به‌عنوان زمين‌هاي كشاورزي را متوقف كنند يا برنامه‌هايي را براي حفاظت از پوده‌ها در وضعيت هميشه مرطوب، تهيه و اجرا كنند.

خاك‌هاي معدني تخريب‌شده نيز بايد ازطريق كنترل وضعيت چراي حيوانات، استفاده از كود سبز و رشد پوشش گياهي احيا شوند. بين ۱۰ تا ۶۰ ميليون كيلومترمربع از خاك‌ها تخريب شده‌اند كه حدود ۴۰ درصد از سطح كره زمين را تشكيل مي‌دهند. اين مناطق براي احياي خود بايد بين ۹ تا ۱۹ درصد از دي‌اكسيد كربن دنيا را به‌مدت ۲۵ تا ۵۰ سال استفاده كنند كه به‌ميزان ۳ تا ۷ گيگاتن دي‌اكسيد كربن در سال مي‌شود.

يك تلاش جهاني در حال شروع است. «بن چلنج» (Bonn Challenge) به‌دنبال بهبود ۱٫۵ ميليون كيلومترمربع از زمين‌هاي تخريب‌شده و جنگل‌زدايي‌شده تا سال ۲۰۲۰ و ۳٫۵ ميليون كيلومترمربع تا سال ۲۰۳۰ است و قصد دارد اين موضوع را ازطريق حفاظت، بازيابي و مديريت پايدار جنگل‌ها و ساير اكوسيستم‌ها محقق كند. اين پروژه تحت نظارت مشاركت جهاني براي حفاظت از جنگل‌ها و منابع طبيعي انجام مي‌شود و اتحاديه بين‌المللي حفاظت از طبيعت، مديريت آن را برعهده دارد.

پژوهشگران بايد مجموعه‌اي از بهترين روش‌ها را براي وارد كردن كربن بيشتر به خاك مدانديشه متخصصين قرار دهند. از روش‌هاي ثابت‌شده مي‌توان به اين موارد اشاره كرد: اطمينان از اينكه خاك در تمام طول سال زير كشت برود،‌ اضافه كردن پسماند محصولات مثل كود گياهي و كاه يا كمپوست و همين‌طور كم كردن فعاليت‌هاي آماده‌سازي خاك نظير شخم‌زدن. در مناطقي كه در معرض خطر فرسايش بالا قرار دارند، كشت روي خطوط تراز يا كشت كنتوري (Contour farming) و مزارع پله‌اي بايد در دستور كار قرار بگيرد. سيستم‌هاي جنگل‌زراعي، حصاركشي‌ها و زمين‌هاي مرطوب مي‌توانند تنوع‌زيستي و كربن خاك را افزايش دهند. كاشت گياهاني كه نيتروژن خاك را تأمين مي‌كنند نظير لوبيا، يونجه و كلزا كه نه‌تنها نياز به كود معدني را كاهش مي‌دهند، بلكه اكسيد نيتروژن (يك گاز گلخانه‌اي كه حدوداً ۳۰۰ برابر قوي‌تر از دي‌اكسيد كربن است) توليد مي‌كنند.

خاك به‌طور منظم به مواد ارگانيك نياز دارد. تقاضاي رقابتي براي پسماندهاي گياهي (كه به‌عنوان علوفه نيز به‌كار مي‌رود) يا كود حيواني (كه براي پخت‌و‌پز و سوخت هم استفاده مي‌شود) مي‌تواند به محدود شدن اين منابع بينجامد. به‌اين‌ترتيب، كمبود ساير مواد مغذي خاك ممكن است توانايي گياهان در توليد موارد ارگانيك كافي براي احياي خاك را كاهش دهد. استراتژي‌هاي منطقه‌اي براي افزايش نياز خاك به كربن بيشتر بايد توسعه يابد و براي اين منظور توجه به انواع خاك‌هاي محلي، آب‌و‌هوا، ميزان تغييرات آب‌و‌هوايي و شرايط اجتماعي و اقتصادي اهميت دارد. به‌اين‌ترتيب يك‌سري گونه‌ي خاص گياهي بايد كاشته و روش‌هاي محدودي اجرا شود. به‌عنوان مثال، بايد سوزاندن پوشال‌ يا كاه براي پاكسازي زمين در آسيا و آمريكاي جنوبي متوقف شود. همين موضوع در مورد سوزاندن جنگل‌هاي استوايي آفريقا نيز صدق مي‌كند. كاهش استفاده از كودهاي معدني و اجراي روش‌هاي اكولوژي‌زراعي در اروپا نيز مي‌تواند مؤثر باشد.

پژوهشگران و مديران زمين بايد به مطالعه و ارزيابي مداخله‌ها بپردازند. نظارت بلندمدت مستمر و در مقياس بزرگ، هزينه‌هاي زيادي دارد و شامل مطالعه‌هاي گسترده‌ي ميداني و جمع‌آوري صدها نمونه از هر هكتار و تحليل‌هاي آزمايشگاهي است كه تحليل هر نمونه معادل ۱۰ دلار هزينه برمي‌دارد. استفاده از داده‌هاي زمين مرجع در مشاهده تغييرات كوچك در كربن ارگانيك خاك در طول زمان،‌ بايد حداقل براي ۱۰ سال ادامه پيدا كند. دسترسي به زمين‌هاي خصوصي و كمبود مهارت و دانش متخصص به‌خصوص در كشورهاي در حال توسعه نيز از ديگر چالش‌هاي اين پژوهش به‌حساب مي‌آيد.

شبكه جهاني آزمايشگاه‌هاي خاك (GLOSOLAN) تلاش مي‌كند ازطريق هماهنگ كردن پروتكل‌ها و استانداردها و راه‌اندازي برنامه‌هاي يادگيري جهاني درباره‌ي تجزيه و تحليل خاك، به بهبود اوضاع كمك كند.

با استفاده از ابزارهاي پيشرفته، ارزيابي‌ و مطالعه خاك ارزان‌تر، سريع‌تر و دقيق‌تر طيف‌سنجي مادون قرمز قابل‌حمل در آينده‌اي نزديك قادر به مطالعه مواد شيميايي مختلف در خاك نظير كربن خواهد بود كه براي هر نمونه يك دلار هزينه دارد. براي استفاده از اين ابزارها نياز به هماهنگ‌سازي روش‌ها، تأييد استانداردها و دستورالعمل‌هاي مشترك است. براي اسكن مناطق وسيع نيز بايد از تصاوير ماهواره‌اي استفاده كرد. پژوهشگران براي ارزيابي ميزان كربن خاك از فضا يا پيش‌بيني آن ازطريق ويژگي‌هاي پوشش‌هاي گياهي بايد اقدام به تهيه روش‌ها و الگوريتم‌هاي اتوماتيك كنند. استفاده از اين روش‌ها بايد براي هر نوع خاك مرطوب و خشك و سطوح هموار و ناهموار عملي باشد.

نياز به تهيه مدل‌هاي كامپيوتري و شبكه‌اي از سايت‌هاي موضوعي است تا بتوان اثربخشي توقف شخم‌زدن را مطالعه كرد. مزرعه‌دارها بايد فعاليت‌هاي خود را ازطريق مطالعه موضعي، پژوهش‌هاي ميداني يا سنجش از دور، گزارش كنند. درضمن اطلاعات مربوط‌به نوع خاك و متغيرهاي هواشناسي نيز بايد جمع‌آوري شود. باوجود يك‌سري پايگاه داده‌اي پژوهشي نظير سيستم مشاهده يكپارچه كربن كه تغييرات گازهاي گلخانه‌اي را در ۱۲۰ سايت آزمايشي در اروپا مطالعه مي‌كند، داده‌هاي خاك بايد خيلي شفاف‌تر و دردسترس‌تر باشند.

مردم بايد آگاهي بيشتري نسبت به اهميت كربن ارگانيك خاك و قابليت خودشان براي بهبود كربن در زمين‌هاي كشاورزي،‌ باغ‌هاي خصوصي و مناطق عمومي پيدا كنند. به‌عنوان مثال رويكردهاي شهروند علمي براي جمع‌آوري اطلاعات كه به‌طور گسترده در برنامه‌ريزي‌ شهري استفاده مي‌شود، بايد به حوزه خاك نيز توجه كند. مثال خوب اين موضوع را مي‌توان در مطالعه‌ي جمعيت كرم‌هاي خاكي مشاهده كرد كه به همت كشاورزان انگليس از ۱۳۰۰ هكتار به‌دست آمد و به ارزيابي تنوع‌زيستي زمين‌هاي كشاورزي كمك كرد.

براي جمع‌آوري اطلاعات كربن خاك و اشتراك آن نياز به ايجاد يك پلتفرم الكترونيك، ‌باز و جهاني است. اين پلتفرم مي‌تواند براساس GlobalSoilMap باشد كه در سال ۲۰۰۹ توسط دانشمندان ساخته شد. اگر اين پلتفرم طبق يك تكنولوژي پركاربرد مثل سيستم اطلاعات جغرافيايي باشد، مي‌تواند دامنه‌ي دسترسي را افزايش دهد و ديگر نيازي به يادگيري نباشد. اين پلتفرم‌هاي باز براي كشورهاي درحال توسعه كه دسترسي به منابع محدود است، اهميت زيادي دارد.

چارچوب‌هاي سياسي مرتبط با خاك و تغييرات آب‌و‌هوايي بايد با هم هماهنگ شوند. اين موضوع شامل گروه‌هاي شركت‌كننده در اهداف توسعه پايدار سازمان ملل (SDG) مي‌شود كه به‌دنبال متوقف كردن تخريب خاك و معكوس كردن اين روند تا سال ۲۰۳۰ هستند و همچنين كنوانسيون سازمان ملل براي مبارزه با بيابان‌زدايي كه هدفش تأمين مالي پروژه‌ي تخريب زمين و مديريت پايدار زمين است. دانشمندان بايد به كشورها كمك كنند تا براي پايبندي به توافق پاريس، اهداف‌شان در زمينه كربن خاك را به‌صورت يكپارچه در بياورند. علاوه‌براين، برنامه كورونيويا نيز بايد بتواند اهداف مكملي براي ذخيره كربن خاك در اختيار كشورها قرار دهد.

براي اصلاح روش‌هاي كشاورزي در سراسر جهان نياز به اتخاذ اهداف و سياست‌هايي است كه شايد دهه‌ها طول بكشد. كشاورزان براي تغيير روش خود نياز به انگيزه دارند، به‌عنوان مثال براي پوشش هزينه‌ها و اشكالات احتمالي مي‌توان غرامت‌هاي مالي براي آن‌ها درانديشه متخصصين گرفت. پژوهشگران هم بايد درك بهتري از اولويت‌هاي جغرافيايي نظير نقاط حساس (كه هواي نامطلوب و جمعيت آسيب‌پذير دركنار هم قرار دارند) داشته باشند.

سياست‌گذاران بايد كربن خاك را در طرح‌هاي تجاري كاهش گازهاي گلخانه‌اي و ماليات كربن قرار دهند. اين موضوع دشوارتر از برنامه‌هاي مربوط‌به دي‌اكسيد كربن است زيرا كربن خاك ناپايدار بوده، به‌طور نامنظم در خاك پخش شده است و درنتيجه اندازه‌گيري آن سخت مي‌شود. بيمه محصولات كشاورزي و ساير خدمات مي‌تواند به كشاورزاني كه كربن خاك را بهبود داده‌اند، كمك مالي كند. كارت‌هاي اعتباري كربن يا كارت‌هاي تخفيف را نيز مي‌توان به زمين‌هايي كه در معرض از دست دادن كربن هستند، ارائه كرد.

برخي دولت‌ها فعاليت خود را در اين زمينه شروع كرده‌اند. هند كارت‌هاي بهداشت خاك را بين ۱۰۰ ميليون كشاورز توزيع كرده است كه به آن‌ها توضيح مي‌دهد چطور مواد مغذي خاك را آزمايش كرده و كدام كود را انتخاب كنند. چين آتش‌زدن زمين‌هاي كشاورزي را ممنوع كرده است و به كشاورزاني كه پسماندهاي گياهي را به زمين برمي‌گردانند، يارانه مي‌دهد. ايالات متحده به كشاورزاني كه زمين‌هاي كشاورزي را زير كشت نمي‌برند و چمن‌زارهاي غني از كربن را افزايش مي‌دهند، كمك مالي مي‌كند.

علاوه‌براين،‌ بانك‌هاي توسعه و سرمايه‌گذاران براي حمايت از روش‌هاي بهبود كربن خاك بايد صندوق‌هاي سرمايه‌گذاري جهاني تأسيس كنند. اين صندوق‌ها مي‌توانند مشابه صندوق مورينگا باشند كه پروژه‌هاي جنگل‌زراعي در آمريكاي لاتين و كشورهاي جنوب صحراي آفريقا را هدف قرار داده است.

پژوهشگران، سياست‌گذاران و مديران زمين بايد به اين درك برسند كه افزايش حجم كربن خاك و حفاظت از خاك‌هاي غني از كربن، براي دستيابي به اهداف اقليمي پاريس و اهداف توسعه پايدار سازمان ملل ضرورت دارد. سازمان‌هاي مربوطه بايد يك انجمن مشترك براي اجراي اقدامات مشترك تشكيل دهند كه مي‌تواند «4p1000 initiative» را نيز شامل شود. كشورهاي همسايه بايد تجربه‌هاي خود را با يكديگر مبادله كرده،‌ استراتژي‌هاي مديريت مشترك اتخاذ كنند و تصميمات مشتركي در زمينه‌ي كاهش تغييرات اقليمي و تخريب زمين بگيرند.

در قدم بعدي، آژانس‌هاي مالي بين‌المللي بايد چندين ميليون دلار براي پژوهش‌هاي ضروري (نظير مواردي كه در «4p1000 initiative» مشخص شد) اختصاص دهند. اين پژوهش‌ها عبارت‌اند از ارزيابي امكان ذخيره كربن خاك، توسعه‌ي اهداف و شيوه‌هاي مديريتي،‌ نظارت، گزارش‌دهي، اصلاح استراتژي‌ها و درك فرآيندهاي اصلي خاك و گياه. با شروع نشست كورونيويا، دولت‌ها بايد با تأمين بودجه لازم براي جمع‌كردن متخصصان خاك، خيرين و سياست‌گذاران، اقدامات عملي در حوزه ذخيره كربن خاك را درپيش بگيرند.

در پايان بايد اشاره كنيم كه نويسنده اين مقاله، دكتر فرشاد اميراصلاني دانشيار گروه جي آي اس دانشكده جغرافياي دانشگاه تهران هستند.