Закрыть
конопля

Как работает улавливание углерода в почве и может ли помочь конопля?

Углерод и конопля

Хранение углерода в почвах может быть экологическим решением

Нам говорят, что здоровые почвы удерживают огромное количество углерода из атмосферы. Ученые считают, что это не всегда так. Новенький обзор ослабляет надежды на улавливание углерода почвами.

Поглощает ли конопля углерод?

Научно доказано, что промышленная конопля поглощает больше CO2 на гектар чем любая лесная или товарная культура, и поэтому представляет собой идеальный поглотитель углерода. Кроме того, в волокне постоянно присутствует CO2, который используется во всем, начиная с текстиль к бумаге и как строительный материал.

Быстрый рост конопли делает ее одним из самых быстрых доступных инструментов преобразования биомассы CO2, более эффективным, чем агролесоводство. В год можно выращивать до двух культур, что вдвое увеличивает потребление CO2.

Хотя регенеративное сельское хозяйство не имеет универсального определения, этот термин часто используется для описания методов, направленных на улучшение здоровья почвы за счет восстановления органического углерода в почве. Почвы мира накапливают углерода в несколько раз больше, чем атмосфера, действуя как естественный «сток углерода». Но в глобальном масштабе запасы углерода в почве сократились из-за таких факторов, как преобразование естественных ландшафтов в пахотные земли и чрезмерный выпас. Одна из целей методов регенерации - использовать часть углерода, полученного растениями из атмосферы, для восстановления углерода в почве.

4D изображение показывает механизмы защиты и выделения глины и углерода.

Восстановление углерода из конопли
Извлечение углерода из конопли

После'Объявление Илона Маска, углерод становится огромной проблемой для климата, и конопля может сыграть фундаментальную роль.

Выращивание углерода является центральным элементом климатической стратегии, но новое исследование усложняет общие предположения о том, как это может работать.

В ноябре собралась группа из более чем 150 бывших чиновников и советников президента Байдена. опубликовал список рекомендаций призван помочь своей администрации «начать» борьбу с климатическим кризисом. Среди предложений наиболее важным является создание федерального «углеродного банка», который будет платить фермерам за внедрение методов сохранения, таких как покровные культуры и нулевая обработка почвы на своих полях.

Как конопля теоретически может улавливать углерод из почвы?

Почва ежегодно поглощает около 20% антропогенных выбросов углерода, а глина является одним из основных улавливающих материалов. Хотя широко распространено мнение, что сорбция глины сильно замедляет микробное разложение органического вещества почвы, при определенных условиях наблюдается повышенная деградация органического углерода, связанного с глиной. Условия, при которых глина влияет на микробное разложение, остаются неопределенными, поскольку механизмы взаимодействия глины с органическим углеродом до конца не изучены. 

Это исследование показывает пространственно-временную динамику сорбции и высвобождения углерода в агрегатах модельной глины и роль ферментативного разложения путем непосредственного представления прозрачной смектитовой глины на микрожидкостном чипе. Мы демонстрируем, что защита глина-углерод происходит из-за почти необратимой сорбции высокомолекулярных сахаров внутри глинистых агрегатов и исключения бактерий из этих агрегатов. Мы показываем, что этот физически защищенный углерод может ферментативно расщепляться на фрагменты, которые высвобождаются в раствор. Кроме того, мы предлагаем соответствующие улучшения для моделей углерода почвы.

лира:  Британские архитекторы строят низкоуглеродистый дом из конопли

Основная идея заключается в том, что эти действия помогают растениям всасывать углерод из атмосферы и направлять его в почву, превращая сельхозугодья в большую губку, способную поглощать все парниковые газы, которые мы выделяем, и которая сохраняет тепло. Углеродный банк будет поощрять фермеров применять такую ​​практику. В конечном итоге, как предполагали бывшие официальные лица, федеральное правительство могло бы продолжать продавать эти углеродные кредиты компаниям-загрязнителям, стремящимся компенсировать свои собственные выбросы.

Но мы еще многого не знаем об удержании углерода в почве: как его точно измерить, как установить цену и какие методы фактически увеличивают его. На этой неделе исследование открыло дополнительную область неопределенности: исследование взаимодействия углерода, почвы и почвенных ферментов поднимает новые вопросы о фактическом времени пребывания уловленного углерода в почве.

В недавнем исследовании ученые из Принстонского университета разработали серию экспериментов, которые позволили им наблюдать, как молекулы углерода слипаются и отслаиваются от глины, ключевой части почвы, содержащей углерод.

Ученым давно известно, что микробы выделяют часть углерода в процессе разложения органических веществ в почве. Но долгое время считалось, что глина может препятствовать этому процессу, связываясь с углеродом и защищая его от микробной активности..

Новые результаты, опубликованные в среду в Nature Communications, ставят под сомнение надежность этой гипотезы.

Сначала ведущий автор Джуди Янг инкубировал молекулы углерода, обычные почвенные бактерии и крошечные комки глины, официально называемые агрегатами глины, в чашке Петри. Под микроскопом она обнаружила, что со временем бактерии стали слишком большими, чтобы проникнуть в глину, и поэтому не могли напрямую получить доступ к хранящемуся там углю. Это хорошая новость - это означает, что микробам не удалось разрушить молекулы углерода и выпустить их в атмосферу.

Однако в другом эксперименте Ян ввел белковые ферменты, выделяемые бактериями и грибами, чтобы помочь им перерабатывать пищу, на модифицированное предметное стекло микроскопа, содержащее молекулы глины и углерода. Ферменты намного меньше бактерий, и по этой причине они не только смогли проникнуть в структуру глины, но также помогли высвободить почти все молекулы углерода внутри в течение нескольких часов. Как только углерод высвобождается из глинистых агрегатов, он снова становится доступным для почвенных бактерий, которые со временем могут выпустить его из почвы. Этот процесс потенциально может сделать улавливание почвы более временным поглотителем углерода, чем ожидалось.

Ученые опасаются, что повышение уровня углерода в атмосфере и повышение температуры приближают нас к запуску необратимой, но разрушительной петли обратной связи, генерирующей углерод в почвенном цикле.

«Раньше мы полагали, что углерод, связанный в глине, не может быть высвобожден в течение наблюдаемого периода времени», - сказал Ян, бывший научный сотрудник Принстона, а в настоящее время - доцент Университета Миннесоты. «Но мы видели, что этот выпуск происходит через несколько часов. Ферменты могут проникать в глину и выделять углерод, защищенный глиной. Если это происходит с этим типом ферментов, то, вероятно, происходит и со многими другими. "

Чтобы было ясно, то, что произошло в лаборатории Янга, представляет собой очень упрощенную симуляцию того, что может происходить в поле, без бесчисленных переменных, таких как другие элементы микробной жизни и почвы.

лира:  Пребиотические соединения в конопле улучшают потенциал здоровья напитков

Тем не менее, исследование действительно помогает пролить свет на случаи, когда было обнаружено, что почва выделяет больше углерода, чем ожидалось при определенных условиях, что беспокоит ученых, которые опасаются повышения уровня углерода в атмосфере и повышения температуры. петля обратной связи, образующая углерод в почвенном цикле.

Новые возможности для исследования почвы

Это не означает, что здоровье почвы является недостойным делом или что хранение совершенно бесполезно. Напротив, выводы среды могут предложить новые возможности для исследования почвсказал Раттан Лал, профессор почвоведения и директор Центра управления углеродом и улавливания углерода в Университете штата Огайо. Это включает в себя попытки понять, как помочь глине лучше удерживать углерод.

«Возможно, огромный потенциал для хранения углерода, о котором думают люди, не является постоянным, как они ожидали. "

«Есть много механизмов, с помощью которых можно разрушить глиняные агрегаты», - сказал Лал, особо выделив такие методы, как вспашка и использование удобрений. "Цель устойчивое управление сводить к минимуму действия, разрушающие агрегаты ».

Президент Байден подписал распоряжение министру сельского хозяйства о разработке климатического плана.

Несмотря на существующую и возникающую неопределенность в отношении того, насколько эффективно почвы могут действовать как поглотители углерода, идея федерального банка углерода, вероятно, продолжит набирать обороты при администрации Байдена. В среду президент подписал указ, обязывающий министра сельского хозяйства (еще не утвержденный) разработать генеральный план «как стимулировать добровольное принятие экологически безопасных методов ведения сельского и лесного хозяйства, которые приводят к дополнительным, измеримым и поддающимся проверке сокращениям и улавливанию углерода. »В течение 150 дней.

Эта идея имеет большой вес, потому что она пользуется поддержкой обеих партий, а также поддержкой групп фермеров, агробизнеса и других участников, которые, как ожидается, получат финансовые выгоды.

Хранение углерода в почвах часто представляется выигрышным решением как экологическими группами, так и частными компаниями: широкая коалиция заинтересованных сторон, в том числе защитники некоммерческих организаций, несколько крупнейших компаний пищевой промышленности страны и сельскохозяйственное лобби, предложили поддержка восстановительных практик. Некоторые штаты, такие как Калифорния, уже начали платить фермерам за секвестрацию углерода. А из-за отсутствия государственного национального углеродного банка в последние годы возникло множество частных компаний, чтобы заполнить образовавшуюся пустоту.

Эта идея имеет большой вес, поскольку пользуется поддержкой обеих партий, а также поддержкой фермерских групп, агробизнеса и других субъектов, которые могут получить от нее финансовую выгоду. То же самое нельзя сказать о других методы, которые уменьшили бы выбросы у источника.

"Если мы начнем говорить, что будем требовать сокращения использования ископаемого топлива, или что мы собираемся потребовать увеличения потребления бензина автомобилями, или что мы собираемся демонтировать угольную энергию заводов и установки солнечной энергии, против этих вещей ведется много лоббирования », - сказал г-н Шлезингер. «Практически никто не недоволен снижением содержания углерода в почве. Защитники климата могут сказать: «Это помогает климату». Фермеры могут сказать: «Это делает мои почвы более плодородными. Я имею в виду, что все это может быть правдой, но повлияет ли это на изменение климата? "

Ключевые слова: Сельское хозяйство / GrowЭкологичное виноградарствопоисктехнология
Мастер-сорняк

Автор Мастер-сорняк

Телеканал Weed и менеджер по связям с общественностью, специализирующийся на легальном каннабисе. Вы знаете, что они говорят? знание - сила. Изучите научные основы медицины каннабиса, оставаясь в курсе последних исследований, методов лечения и продуктов, связанных со здоровьем. Будьте в курсе последних новостей и идей о легализации, законах, политических движениях. Ознакомьтесь с советами, приемами и практическими рекомендациями от самых опытных производителей на планете, а также с последними исследованиями и выводами научного сообщества о медицинских качествах каннабиса.