По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (FAO), в 2020 году глобальные выбросы в сельском хозяйстве составили 16 миллиардов тонн эквивалента углекислого газа (рост на 9% по сравнению с 2000 годом), а в глобальном масштабе выбросы сельскохозяйственных ворот в 2020 году составили почти половину от общего объема сельскохозяйственных выбросов.
В статье, озаглавленной «Углубляясь: корни, углерод и анализ динамики углерода в почве», опубликованной в журнале Molecular Plant, ведущий автор Анджела Фернандо, консультант Альянса Bioversity International и CIAT, и ее коллеги объяснили, что улучшение почвенного углерода — это способ для фермеров увеличить производство продуктов питания, достичь глобальных нулевых выбросов углерода и справиться с последствиями изменения климата.
«Цель статьи состояла в том, чтобы обобщить все методы и идеи в одном месте, чтобы эксперты в этой области могли извлечь из них максимальную пользу», — говорит она.
Преимущества более глубоких корней
Фернандо объясняет, что глубокая обработка почвы (которая разбивает почву перед посадкой) и разложение мелких корней приводит к тому, что почвенный углерод снова попадает в атмосферу, поэтому необходимы сорта с более глубокими корнями и понимание механизмов, лежащих в основе различных сортов сельскохозяйственных культур.
Фернандо говорит, что почвенный органический углерод «подобен подушке, спрятанной в почве», и что если корни способны дотянуться до двухметровой отметки, они гораздо менее уязвимы для разложения микробами и могут служить резервуарами для питательных веществ и воды в условиях засухи.
Большинство современных сортов сельскохозяйственных культур и кормов пустят корни, но благодаря открытию гена DRO1, который контролирует угол корней, теперь можно вывести сорта сельскохозяйственных культур и кормов, которые отправляют свои корни на глубину до метра.
«Новой биомассы нет, корни просто наклонены так, что теперь они растут прямо в почву, где они не собираются разлагаться, а это означает, что почвенный углерод остается в ловушке», — говорит Фернандо.
Джо Томе, директор Американского центра Альянса, сказал, что открытие DRO1 в 2013 году стало «значительным прорывом» в исследованиях по адаптации продовольственных культур к водному стрессу, поскольку более глубокие корни имеют доступ к подпочвенным источникам воды.
Измерение углерода
Исследователи объясняют, что одной из самых сложных проблем в секвестрации углерода в почве по-прежнему остается основная задача его измерения.
Майкл Гомес Сельварадж, ученый в области цифрового сельского хозяйства в Альянсе и соавтор научной статьи, объясняет, что образцы по-прежнему берутся один за другим в качестве почвенных кернов, а затем тестируются в лаборатории, но сочетание дистанционного зондирования и анализа искусственного интеллекта меняет ситуацию.
«Если вы исследуете 400 гектаров, 40 образцов не будут истинным представлением о содержании углерода в почве, — говорит Гомес. — Кроме того, большинство людей, которые измеряют углерод, делают это на глубине около 40 сантиметров».
Гомес объяснила, что усовершенствования в измерении углерода с помощью дистанционного зондирования и последующем применении анализа искусственного интеллекта к этим данным позволят быстро и точно измерять углерод в почве в масштабе гектара.
«У нас очень хорошая точность с лабораторными образцами и удаленными образцами, и теперь у нас есть хорошая модель искусственного интеллекта для расчета углерода в почве», — говорит Гомес. «Мы применяем его для сканирования огромных участков земли на предмет органического углерода, и мы надеемся, что в будущем мы пойдем еще глубже, на глубину одного метра под землей».
«Мы не хотим разрушать почву», — добавляет Фернандо. «Мы хотим использовать неразрушающие средства дистанционного зондирования».
Будущее
Исследователи объясняют, что если углерод в почве можно будет измерить быстрее, точнее и на большой площади, то углерод в почве можно будет легче оценить, и фермерам будет легче участвовать в углеродных рынках.
«Чтобы получить углеродный сертификат, нужно иметь точность, поэтому мы работаем в рамках государственно-частного партнерства над разработкой методологии измерения углерода в почве, которая может окупиться для фермеров», — говорит Гомес.
Что касается селекции растений, есть надежда, что новые глубоко укоренившиеся сорта риса и кормовые культуры (корм для скота) могут увеличить секвестрацию углерода в почве.
«В будущем технологии редактирования генов, в том числе CRISPR, обещают ускорить создание сортов сельскохозяйственных культур, подходящих для эффективного улавливания ресурсов и связывания углерода, — говорит Фернандо. — Если мы добьемся успеха, фермеры смогут использовать эти кормовые бобовые для их кормления».
Авторы: The Alliance of Bioversity International and the International Center for Tropical Agriculture
Источник статьи: https://phys.org/news/2024-04-ai-deeper-roots-soil-carbon.html
