كيف يمكن للأراضي الزراعية مكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري

اكتشف علماء من جامعة كاليفورنيا في ديفيس وجامعة كورنيل أن تطبيق الصخور البركانية المسحوقة على الأراضي الزراعية يمكن أن يخزن الكربون في التربة، حتى في المناطق المعرضة للجفاف مثل كاليفورنيا. ويمكن لهذا “التجوية الصخرية المعززة” أن يلتقط ما يصل إلى 215 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون على مدى 75 عاما إذا تم تنفيذه على مستوى العالم. يشير نجاح هذه التقنية في الظروف القاحلة إلى احتمالية وجود الأراضي الجافة، التي تغطي 41% من مساحة الأرض، وتتوسع بسبب تغير المناخ.

يكشف الاختبار الميداني عن وجود الكربون المخزن في التربة حتى في المناخات الجافة.

يمكن أن تلعب إضافة الصخور البركانية المسحوقة إلى الأراضي الزراعية دورًا رئيسيًا في إزالة الكربون من الهواء. وفي دراسة ميدانية، وجد العلماء في جامعة كاليفورنيا، ديفيس، وجامعة كورنيل أن التكنولوجيا تخزن الكربون في التربة حتى أثناء الجفاف الشديد في كاليفورنيا. ونشرت الدراسة في المجلة الاتصالات البحثية البيئية.

يلتقط المطر ثاني أكسيد الكربون من الهواء أثناء سقوطه ويتفاعل مع الصخور البركانية لاحتجاز الكربون. يمكن أن تستغرق هذه العملية، التي تسمى التجوية الصخرية، ملايين السنين، وهي بطيئة جدًا بحيث لا يمكنها تعويض ظاهرة الاحتباس الحراري. ولكن عن طريق سحق الصخور وتحويلها إلى غبار ناعم، تزداد سرعة تجوية الصخور. سابق دراسات وقد قدرت أن هذا التجوية الصخرية “المعززة” يمكن أن يخزن 215 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون على مدار الـ 75 عامًا القادمة إذا تم نشره عبر الأراضي الزراعية على مستوى العالم.

لكن حتى الآن لم يتم اختبار هذه التكنولوجيا ميدانيًا في المناخات الجافة.

وجد باحثون من جامعة كاليفورنيا في ديفيس أن إضافة الصخور البركانية المسحوقة إلى الأراضي الزراعية يمكن أن يزيل ثاني أكسيد الكربون من الهواء. ويعمل هذا التجوية الصخرية “المعززة” حتى في المناخات الجافة. الائتمان: ايمي كوينتون / جامعة كاليفورنيا في ديفيس

وقالت إيريس هولزر، المؤلفة الرئيسية، وطالبة الدكتوراه في التربة والكيمياء الحيوية الحيوية في قسم موارد الأراضي والهواء والمياه بجامعة كاليفورنيا في ديفيس: “هذه التفاعلات تتطلب الماء”. “نظرًا لأننا مهتمون بإمكانية تخزين الكربون العالمي للتجوية المعززة، فنحن بحاجة إلى فهم ما إذا كان يمكن أن ينجح في هذه المناخات الأكثر جفافًا وما إذا كانت طرق القياس المختلفة فعالة. لقد كنا متحمسين لمراقبة إزالة الكربون في هذه البيئة.”

الأراضي الجافة في كاليفورنيا: حدود جديدة لتخزين الكربون

استخدم الباحثون الصخور المسحوقة، سواء من البازلت أو الأوليفين، على مساحة 5 أفدنة من حقل الذرة البور في وادي ساكرامنتو. وقاموا بجمع القياسات خلال أشهر الشتاء 2020-2021. وكانت ولاية كاليفورنيا تعاني من الجفاف الشديد في ذلك الوقت، حيث بلغ معدل هطول الأمطار 41% من متوسطها التاريخي.

ووجدت الدراسة أن قطع الأراضي التي تحتوي على صخور مسحوقة خزنت 0.15 طن من ثاني أكسيد الكربون لكل هكتار (2.47 فدان) أثناء الدراسة مقارنة بقطع الأراضي التي لا تحتوي على صخور مسحوقة. على الرغم من أن الباحثين يتوقعون معدلات تجوية مختلفة في بيئات مختلفة، إذا تمت إزالة هذه الكمية من الكربون عبر جميع الأراضي الزراعية في كاليفورنيا، فسيكون ذلك يعادل إخراج 350 ألف سيارة من الطريق كل عام.

مفرشة تفرغ صخور البازلت المسحوقة في حقل ذرة بور في الوادي الأوسط. الائتمان: ايمي كوينتون / جامعة كاليفورنيا في ديفيس

التداعيات والتوجهات المستقبلية

وقال هولزر: “إننا بالتأكيد نرى أدلة على حدوث عمليات التجوية على فترات زمنية قصيرة”. “حتى الأمطار الغزيرة النادرة التي تهطل علينا في الغرب قد تكون كافية لتعزيز التجوية الصخرية وإزالة ثاني أكسيد الكربون.”

وقال هولزر إن قياس تخزين الكربون والتحقق منه على نطاقات أكبر ومتابعته مع مرور الوقت هو التحدي التالي.

واحد وأربعون بالمئة من سطح الأرض مغطى بالأراضي الجافة التي تتوسع بسبب تغير المناخ. وقال الباحثون إن هذا يجعل دراسة التجوية الصخرية المحسنة في الأراضي الجافة ذات أهمية متزايدة.

وقال كبير الباحثين بنجامين زي. هولتون، عميد كلية الزراعة وعلوم الحياة بجامعة كورنيل: “عندما يتعلق الأمر بثني منحنى الكربون العالمي، فنحن في سباق مع الزمن”. “توضح دراستنا طريقة جديدة للتحقق من إزالة ثاني أكسيد الكربون من خلال التجوية المحسنة، وهي قفزة حاسمة إلى الأمام لتوسيع نطاق هذه التكنولوجيا في الأراضي الزراعية في جميع أنحاء العالم.”

المرجع: “دليل مباشر على إزالة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من خلال التجوية المعززة في تربة الأراضي الزراعية” بقلم إيريس أو هولزر، وماليكا إيه نوكو، وبنجامين زي هولتون، 18 أكتوبر 2023، الاتصالات البحثية البيئية.
دوى: 10.1088/2515-7620/acfd89

ومن بين المؤلفين الآخرين ماليكا نوكو، من قسم موارد الأراضي والهواء والمياه في جامعة كاليفورنيا في ديفيس.

تم تمويل هذا البحث، وهو جزء من مركز ابتكار الأراضي العاملة، من قبل مجلس النمو الاستراتيجي في كاليفورنيا ومؤسسة جرانثام، وروجر سانت ودوريس ماتسوي. تبرعت شركة المجاميع والتعدين، SGI، إحدى شركات Standard Industries، بصخور البازلت المسحوق من موقعها في إيون، كاليفورنيا.