Почвы играют ключевую роль в борьбе с изменением климата. Углерода в них содержится в два-три раза больше, чем в атмосфере. Растения передают углекислый газ из воздуха в почву, потребляя около трети антропогенной двуокиси углерода. Порядка 10-15% этого объема попадает в землю.
Углерод поддерживает плодородие почвы и необходим для сельского хозяйства. В результате гниения растений, бактерий, грибов и почвенной фауны (например, дождевых червей), выделяются органические вещества, такие как азот и фосфор, служащие для питания растений. Это придает почве структуру, делая ее устойчивой к эрозии и повышая ее способность удерживать воду. Как правило, вблизи поверхности органическое вещество составляет несколько процентов от массы почвы.
Увеличение содержания углерода в мировых почвах всего на тысячные доли процента в год (0,4%) приведет к удалению из атмосферы объема двуокиси углерода, эквивалентного выбросам от ископаемого топлива во всем Европейском союзе (около 3-4 гигатонн (Гт)). Это также будет способствовать укреплению почвенного здоровья: как свидетельствуют исследования, проведенные в Африке, Азии и Латинской Америке, увеличение содержания углерода в почвах на 0,4% в год повысило урожайность сельскохозяйственных культур на 1,3%.
Треть мировых почв деградирует. Сказываются неэффективные методы хозяйствования, промышленность и урбанизация. На протяжении всей истории человечества из почв было потеряно 133 Гт углерода, в атмосферу попало почти 500 Гт двуокиси углерода. По мере снижения массы органического вещества, почвам грозит нарастающий ущерб от эрозии, аномальной жары и засух — это замкнутый круг. В худшем случае, сельское хозяйство становится вообще невозможным. Именно это произошло в т. н. «пыльном котле» в южной части США в 1930-х годах.
Повышение содержания почвенного углерода сейчас высоко стоит в политической повестке дня. В 2015 году на Парижском климатическом саммите Франция запустила инициативу, получившую название 4p1000. Ее цель — посильно содействовать исследованиям и мерам по увеличения запасов почвенного углерода на 4 тысячных в год по всему миру. Мы являемся членами научно-технического комитета по этой инициативе.
В ноябре 2017 года на Боннской климатической конференции в Германии делегаты учредили совместную сельскохозяйственную программу «Коронивия», направленную на оказание помощи фермерам в сокращении выбросов и обеспечении продовольственной безопасности в условиях изменения климата. На этой неделе в польском Катовице состоится ее первый семинар в рамках ежегодного саммита Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИКООН).
Мы призываем стран-участниц программы «Коронивия» создать орган для мониторинга уровня почвенного углерода в сельскохозяйственных землях, создать карту изменений и начать реабилитацию пострадавших районов. Участникам, по нашему мнению, следует сосредоточиться на восьми шагах, изложенных ниже.
Восемь шагов
К увеличению содержанию углерода в мировых почвах приведут следующие меры:
Остановка углеродных потерь
Первоочередной задачей для сохранения почвенного углерода является защита торфяников. Они содержат от 32% до 46% всего почвенного углерода (приблизительно 500-700 Гт из 1500 Гт) на территории, по площади равной примерно половине Бразилии. Каждый год они поглощают около 1% антропогенных выбросов двуокиси углерода.
Тем не менее, 10-20% торфяников были осушены или выжжены для нужд сельского хозяйства, особенно в тропических районах. Так, пожары ради расчистки земель в морской части юго-восточной Азии покрыли в сентябре и октябре 2015 года значительную часть Индонезии едким желтым дымом, выделяя при этом больше двуокиси углерода в день, чем весь Европейский союз. В глобальном масштабе это уничтожение отнимает из бюджета выбросов до 1-2 Гт двуокиси углерода в год, затрудняя выполнение климатических целей, поставленных Парижским соглашением. Для защиты этого ценного ресурса, правительства должны запретить выжигание торфяников, прекратить их использование для нужд сельского хозяйства и вести разработку и насаждение методов по сохранению торфа в неизменно-влажных условиях.
Деградированные минеральные почвы подлежат восстановлению путем контроля выпаса скота, применения «зеленых» удобрений и высадки запашных культур. От 10 миллионов до 60 миллионов квадратных километров почв деградируют — что составляет до 40% мирового земельного фонда. В случае их реабилитации, они смогут поглощать до 9-19% мировых выбросов двуокиси углерода в течение 25-50 лет, со скоростью 3-7 Гт в год.
Одна мировая программа уже начата. «Боннский вызов» ставит своей целью реабилитацию к 2020 году 1,5 миллиона квадратных километров деградированных и обезлесенных земель (а к 2030 году эта цифра должна вырасти до 3,5 миллиона квадратных километров) за счет сохранения, восстановления и экоэффективного использования лесов и других экосистем. Программа ведется под эгидой Международного партнерства по восстановлению лесных ландшафтов, а руководит ею Международный союз охраны природы.
Содействие поглощению углерода
Ученые должны разработать передовые методы насыщения почвы большим количеством углерода. Проверенные способы включают в себя круглогодичную высадку, добавление пожнивных остатков (таких как мульча, солома или компост) и сведение к минимуму методы обработки наподобие вспашки. В районах с высоким риском эрозии следует применять контурное земледелие и террасирование. Сохранению биоразнообразия и увеличению содержания почвенного угрерода также способствуют системы агролесоводства, создание живых изгородей и использование водно-болотных угодий. Высадка азотофиксирующих культур, таких как бобы, люцерна или масличный рапс, снижает потребность в минеральных удобрениях, которые приводят к выделениям закиси азота, парникового газа, по своей мощности превышающий двуокись углерода примерно в 300 раз.
Почвам требуется регулярная подкормка органическим веществом. Его доступность снижается разнонаправленными требования к послеуборочным растительным отходам (также используется в качестве фуража) и навозу (также используется для отопления и приготовления пищи). Нехватка других питательных веществ уменьшает способность растений производить достаточное количество органического вещества для восстановления всех почв.
Региональные стратегии повышения уровня почвенного углерода необходимо разрабатывать с учетом местных типов почв, климата, темпов его изменения и социально-экономических условий. Это положительным образом скажется на некоторых видах растений и ограничит определенные виды хозяйствования. Например, в Азии и Южной Америке следует остановить расчистку земель путем сжигания стерни или соломы. Точно так же Африке следует избегать подсечно-огневого земледелия на территории тропических лесов. В Европе наибольший эффект принесет использование минеральных удобрений и внедрение агроэкологических методов хозяйствования.
Мониторинг, отчетность и проверка результативности
Ученые и землепользователи должны отслеживать и оценивать результаты. Крупномасштабный и долгосрочный мониторинг стоит дорого, однако включает в себя обширные полевые исследования, когда собираются сотни образцов на гектар. При этом стоимость лабораторных анализов, по разным оценкам, доходит до 10 долларов за образец. Для сбора достаточных данных с географической привязкой и отслеживания малейших колебаний в уровне почвенного углерода исследования должны вестись минимум 10 лет. Особую проблему составляет получение доступа к частным угодьям. Еще одна сложность — отсутствие технических знаний и навыков, особенно в развивающихся странах.
Глобальная сеть почвенных лабораторий (ГЛОСОЛАН) работает над улучшением ситуации путем согласования протоколов и стандартов, а также созданием международных учебных программ в области почвоведения и анализа. ГЛОСОЛАН является частью Глобального партнерства по вопросам почв, осуществляемого Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций.
Внедрение технологий
Передовые устройства снижают стоимость измерения почв, одновременно повышая их быстроту и точность. В скором времени портативные инфракрасные спектроскопы смогут измерять содержание нескольких химических веществ одновременно — включая углерод — причем стоимость каждой пробы составит менее 1 доллара. Переход на эти устройства повлечет за собой согласование методологий, стандартов проверки и руководящих принципов. Для мониторинга обширных территорий необходима аэрофотоъемка и спутниковые снимки. Ученые должны разработать автоматические процедуры и алгоритмы оценки содержания почвенного углерода, а также его прогнозирования по характеристикам растительности. Эти методы должны работать безотносительно характера почвы (будь то влажная или сухая) и покрова (грубый или гладкий). Результаты потребуют тщательной проверки на местах.
Стратегии проверки
Чтобы проверить, насколько эффективно идет, например, предотвращение вспашки, необходима разработка компьютерных моделей и внедрение испытательной сети. Фермы должны отчитываться о своих действиях и проходить выборочную проверку на местности или же дистанционно. Также потребуется сбор данных о типах почв и метеорологических переменных. Ряд открытых исследовательских баз данных уже существует: например, Интегрированная система измерения углерода замеряет уровень парниковых газов на 120 экспериментальных площадках на территории Европы. Однако данные о почве должны стать более прозрачными и доступными.
Привлечение общественности
Общественность должна быть лучше осведомлена о важности органического почвенного углерода, а также о том, какими способами можно улучшить ситуацию на фермах, в частных садах и общественных местах. Так, методики т. н. «гражданской науки» (научные исследования с привлечением широкого круга добровольцев, прим. перев.), которые широко используются в городском планировании, должны распространиться и на почвоведение. Хороший пример — исследование численности земляных червей на основе опроса британских фермеров на территории 1 300 гектаров, которое помогло оценить биоразнообразие сельскохозяйственных угодий.
Необходимо создать открытую международную онлайн-платформу для сбора и обмена данными о почвенном углероде. Ее основой может служить проект GlobalSoilMap («Глобальная почвенная карта»), запущенный учеными в 2009 году. Применение широко используемых технологий — таких как геоинформационная система (GIS) — расширит ее охват и уменьшит потребность в дополнительном обучении. Такие открытые платформы будут иметь особое значение в развивающихся странах, где доступ к ресурсам ограничен.
Политика координации
Политические решения, касающиеся почв и изменения климата, должны работать воедино. Это касается участников SDG15, — программы устойчивого развития ООН, направленной на то, чтобы остановить и обратить вспять деградацию земель к 2030 году — и Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием, которая получила финансирование для прекращения деградации земель и имеет своей целью экоэффективное управление земельными ресурсами. Ученые должны помочь странам интегрировать цели и задачи по почвенному углероду в свои планы по сокращению выбросов, заявленные в Парижском соглашении. А способствовать развитию дополнительных задач по хранению почвенного углерода будет инициатива «Коронивия».
Для реформирования методов хозяйствования во всем мире потребуются единые цели и задачи, и этот процесс растянется на десятилетия. Чтобы пересмотреть укоренившиеся практики, фермерам потребуются стимулы. Так, для покрытия расходов и рисков может потребоваться финансовая компенсация. Ученым нужно более четкое понимание географических приоритетов — особенно в том, что касается определения «горячих точек», где население особенно уязвимо из-за сурового климата.
Предоставление поддержки
Политики должны включить почвенный углерод в систему торговли квотами и «углеродного налогообложения». Осуществить это будет сложнее, чем схемы, разработанные для двуокиси углерода, потому что почвенный углерод неустойчив, распределяется неравномерно и труднее измеряется. Фермеры, которым удалось улучшить уровень почвенного углерода, смогут рассчитывать на страхование урожаев и другие услуги. Наоборот, земли, подверженные риску потери почвенного углерода, смогут получить углеродный кредит либо скидку.
Некоторые правительства уже начали действовать. Так, Индия уже распространила «карты почвенного здоровья» среди 100 миллионов фермеров. Там объясняется, как проверять почву на содержание питательных веществ и правильно подбирать удобрения. Китай запретил расчистку земель выжиганием и премирует фермеров, которые возвращают сельскохозяйственные остатки обратно в почву. Соединенные Штаты выплачивают компенсации фермерам, которые удаляют пахотные земли из оборота и увеличивают площади богатых углеродом лугов.
Банкам развития и инвесторам следует создать глобальные инвестиционные фонды для поддержки методов, содействующих накоплению почвенного углерода. Это может быть некий аналог Фонда Моринга, который направлен на проекты в области агролесоводства в Латинской Америке и Африке к югу от Сахары.
Что дальше?
Во-первых, ученые, законодатели и землепользователи должны признать, что увеличение запасов углерода в почве и защита богатых углеродом почв имеют решающее значение для достижения климатических целей, оговоренных Парижским климатическим соглашением и целями устойчивого развития. Для координации дальнейших действий тематическим организациям следует созвать специальный форум. Это может быть осуществлено на основе инициативы 4p1000. Соседние страны должны обмениваться опытом, разрабатывать общие стратегии землепользования и принимать совместные решения по смягчению последствий изменения климата, адаптации и деградации земель.
Во-вторых, международные финансовые организации должны создать общий фонд в несколько миллионов долларов для срочного устранения пробелов в исследованиях, в том числе выявленных в рамках инициативы 4p1000. К ним относятся оценка потенциала хранения почвенного углерода; разработка целей и методов управления; разработка стратегий мониторинга, отчетности и проверки; а также понимание основных почвенно-растительных процессов.
С началом саммита «Коронивия» правительства должны пообещать выделить средства, чтобы объединить экспертов-почвоведов, финансовых доноров и законодателей, ответственных за разработку политики, для активных действий по накоплению почвенного углерода.