Herbata to, zaraz po wodzie, najczęściej pity napój na świecie. Pochodzi z Chin, gdzie znajduje się prawie połowa (47%) wszystkich jej upraw. Choć herbata uprawiana jest w ponad 60 krajach, to ze względu na niezbędne dla niej stabilne wysokie opady i temperatury pomiędzy 10-26℃, właśnie Chiny wraz z Indiami, Kenią i Sri Lanką, odpowiadają za 80% jej produkcji (IISD, 2024). 

Wraz z postępującą zmianą klimatu, w większości odpowiednich do uprawy regionów, krzewy herbaty coraz częściej funkcjonują poza swoim optimum, a przez to stają się bardziej podatne na choroby i wrażliwsze na niesprzyjające zdarzenia pogodowe.

Zmiana klimatu a produkcja herbaty

Herbata to napar ze szczytowych pączków i liści młodych pędów krzewów herbacianych, które są bardzo wrażliwe na niesprzyjające warunki pogodowe. Wynikające ze zmiany klimatu wyższe temperatury oznaczają obniżoną fotosyntezę (wolniejszy wzrost), uszkodzenia komórek roślin (wnikanie czynników chorobotwórczych i zamieranie pędów) czy mniejszą retencję wody, a co za tym idzie mniejsze plony (powyżej 28℃, wzrost średnich temperatur o 1℃ zmniejsza plony ok. 4%). W wyższych temperaturach dodatkowo szybciej rozwijają się pluskwiaki atakujące krzewy herbaciane, dodatkowo obniżając zbiory (ETP, 2021).

Co ciekawe, zmiana klimatu to nie tylko wyższe temperatury, ale również bardziej poważniejsze problemy z przymrozkami i gradem, pojawiającymi się w najmniej spodziewanych momentach. Powodują one zamieranie nieprzystosowanych do niskich temperatur krzewów herbaty, jak również ich większą podatność na pasożyty w późniejszych miesiącach (ETP, 2021).

Kolejnym czynnikiem wpływającym na spadek plonów jest nieregularność opadów. Z jednej strony coraz dłuższe okresy bezopadowe połączone z wyższym parowaniem, przyczyniają się do suszy, która spowalnia fotosyntezę i wzrost roślin. W skrajnych sytuacjach może prowadzić to do zamierania części czy nawet całych krzewów, co jest dużą stratą ekonomiczną, gdyż jeden krzew herbaty “w normalnych warunkach” może być produktywny przez nawet 100 lat (Kamau i in. 2008). Z drugiej strony intensywne deszcze mogą rozmywać zbocza na których często rośnie herbata, wymywać substancje odżywcze z gleby czy uszkodzić pąki i zbierane liście. Dodatkowo, deszcze i zacienienie sprzyjają rozwojowi pasożytów  (ETP, 2021).

Jak globalne ocieplenie wpływa na jakość herbaty?

Smak i aromat herbaty w dużej mierze zależy od zawartości polifenoli (w tym katechin, odpowiedzialnych za cierpkość i gorycz), aminokwasów, takich jak teanina, nadających słodycz i umami, kofeiny odpowiedzialnej za gorzki smak oraz różnorodnych związków aromatycznych. Na ich zawartość wpływają podgatunek herbaty, proces obróbki, oraz cechy środowiskowe takie jak właściwości gleby, temperatura, nasłonecznienie czy wilgotność.

Wraz z postępującą zmianą klimatu, krzewy herbaty coraz częściej znajdują się poza swoim optimum wzrostu, zmagając się z niedoborami wody, wysoką temperaturą czy silnym nasłonecznieniem. W takich sytuacjach, rośliny aktywują reakcje obronne, w tym produkcję odpowiednich związków ( m.in. antyoksydantów, aminokwasów czy cukrów), ułatwiających im przetrwanie trudnych warunków.

Przegląd badań Shao i współpracowników (2021) wskazuje, że umiarkowany stres może pozytywnie wpływać na smak i aromat herbaty. Np. wysokie temperatury odpowiadają za zmniejszenie produkcji katechin, ograniczając jej gorycz, a lekkie przemrożenie może stymulować produkcję teaniny, odpowiadającej za słodkawy i umami smak herbaty. Z kolei susza powoduje wzrost zawartości związków aromatycznych (np.linalolu), wzmacniając aromat herbaty. Te pozytywne efekty szybko jednak mogą się zmienić w negatywne, obniżając ostatecznie właściwości smakowe i zdrowotne herbaty.

Przykładowo, korzystny wpływ wysokich temperatur na aromat herbaty znika dosyć szybko  wraz z długotrwałym lub bardzo silnym stresem cieplnym. Wtedy zachodzi degradacja substancji lotnych, odpowiedzialnych za przyjemny zapach herbaty (np. tlenku linalolu czy β-jononu, nadającymi herbacie kwiatowe i owocowe nuty), albo obniżenie produkcji wspomnianej już teaniny (czego skutkiem jest redukcja słodyczy i umami).  Z kolei w przypadku regionów gdzie pojawiają się długotrwałe okresy bezopadowe i często związany z nimi spadek zachmurzenia, a tym samym wzrost ostrego światła, może dochodzić do akumulacji glikozydu flawonowego, odpowiadającego za podwyższoną gorzkość i cierpkość herbaty. 

Również właściwości zdrowotne herbaty mogą się obniżać. Na przykład, wspomniane już gorzkie katechiny, których produkcja obniża się w wysokich temperaturach, mają istotne dla zdrowia człowieka właściwości antyoksydacyjne, opóźniające starzenie się czy zmniejszające ryzyko nowotworów i chorób serca (Xie, 2024; Wu i in, 2025). I choć oczywiście wszystko zależy od intensywności i długotrwałości zachodzących zjawisk, to niewątpliwie zmiana klimatu będzie wpływała na właściwości herbaty, która trafi na nasze stoły.

Nie wszystko wszędzie naraz

Oczywiście, zmiana klimatu nie wszędzie będzie równie dotkliwe, a co więcej w zależności od regionu, różne czynniki będą najbardziej niszczące dla upraw. Dla przykładu, kraje takie jak Indie czy Kenia zmagają się głównie z suszami, Chiny oprócz braków wody, doświadczają dużej zmienności temperatur (Omer i in. 2025), podczas gdy na Sri Lance, głównym problemem staje się nieregularność opadów (Jayasinghe i Kumar. 2019). Poszczególne kraje, czy nawet ich regiony zmagają się z różnymi konsekwencjami zmiany klimatu, jednak wszystkie w mniejszym lub większym stopniu będą je odczuwać w postaci mniejszych plonów lub gorszej jakości herbaty. 

Kto najwięcej straci?

To, w jakim stopniu, zmiana klimatu wpłynie na uprawy herbaty pozostaje kwestią sporną. Z jednej strony, prognozy wskazują, że suma terenów odpowiednich dla produkcji herbaty się nie zmieni. Część terenów nie będzie się z czasem nadawała pod uprawy herbaty (w tym tereny Malawi, Tanzanii i Argentyny), podczas gdy inne (takie jak Rwanda, Iran, Tajlandia czy Turcja) staną się bardziej odpowiednie. 

Z drugiej jednak strony,11 z 20 największych eksporterów herbaty doświadczy spadku powierzchni terenów najlepiej nadających się do uprawy herbaty (Bania i wsp. 2025), co będzie się wiązać z koniecznością przenoszenia upraw na tereny, które choć teoretycznie się dla niej nadają, to jednak są niedostępne (np. są cenne przyrodniczo, zajęte przez inne uprawy lub gęsto zaludnione). W takiej sytuacji będą miały miejsce jeszcze silniejsze konflikty interesów, dalsze obniżanie bioróżnorodności czy utrata miejsc pracy często dla setek tysięcy ludzi. Może się to też wiązać z deficytami herbaty na rynku i ich wyższymi cenami, szczególnie jeśli weźmiemy pod uwagę ciągle zwiększający się popyt na nią (globalnie ok 3% rocznie w ostatniej dekadzie (FAO, 2024).

Dodatkowo, powyższe prognozy skupiają się na średnich wartościach i trendach, nie biorąc pod uwagę jednorazowych wydarzeń które mogą czynić największe zniszczenia nawet w odpowiedniej dla herbaty lokalizacji. Gwałtowne opady deszczu i burze czy skrajnie wysokie temperatury mogą nie tylko obniżyć plon w danym roku, ale spowodować zamieranie całych połaci upraw i konieczność posadzenia nowych krzewów, z których zbiory będą możliwe dopiero po kilku latach.

Podsumowując, herbata, choć nie tak narażona jak kawa czy kakao, również znajduje się pod presją zmiany klimatu. Najbardziej odczują to osoby pracujące na plantacjach, jednak również my doświadczymy nowych nut goryczy w jej smaku.

The post Cierpka czy słodka? Jaki smak będzie miała Twoja poranna herbata?   appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Kakaowce, oryginalnie pochodzące z Ameryki Południowej, potrzebują do rozwoju dużych ilości wody, wysokiej wilgotności oraz stabilnych, dosyć wysokich temperatur (20-30℃). Te warunki najlepiej są spełniane w lasach deszczowych, dlatego też ponad 60% światowej produkcji kakao odbywa się w Afryce Zachodniej – na Wybrzeżu Kości Słoniowej (42%), w Ghanie (12%), Kamerunie (5%) czy Nigerii (5%). Innymi znaczącymi eksporterami są takie kraje jak Indonezja (11%), Ekwador (7%) czy Brazylia (5%). 

Zmiana klimatu coraz częściej zaburza warunki klimatyczne w miejscach upraw kakaowców, przynosząc w strefie równikowej  intensywne deszcze przeplatające się z suszami, ale również wyższe temperatury, do których kakaowce te nie są dostosowane (powyżej 30℃ ich plony zdecydowanie się obniżają). Badania wykazały, że na ponad 70% plantacji liczba dni z temperaturą powyżej 32℃  wzrosła o prawie 6 tygodni w związku z antropogeniczną zmianą klimatu.

Kryzys dostępności kakao 2023-2025

Najlepszym przykładem skutków zachodzących zmian klimatycznych jest powoli już mijający kryzys dostępności kakao (2023-2025), kiedy to w Ghanie jego produkcja spadła o ponad 40%, powodując ponad 4-krotny wzrost cen kakao na rynku (z utrzymujących się od lat 80-tych XX w. niecałych 3 000 $/t do ponad 12 000 $/t w kwietniu 2024). 

W 2023 z Zachodniej Afryce w porze deszczowej (kwiecień – czerwiec) wystąpiły niespotykanie intensywne deszcze, które zniszczyły kwiaty kakaowców, a także zalewały całe pola uprawne, utrudniając korzeniom pobieranie związków odżywczych (Saravia-Castillo i in.2022). Intensywne deszcze wsparły dodatkowo rozwój chorobotwórczych grzybów i lęgniowców (jak np. Phytophthora powodującego czarną zgniliznę strąków), z którymi od dłuższego czasu zmagają się plantacje. 

Po tym okresie, nastąpiła bardzo dotkliwa pora sucha. Kwiaty więdły, część liści spadła, odsłaniając strąki kakaowców i generując dla nich dodatkowy stres cieplny, nasilony jeszcze przez wysokie temperatury, w efekcie czego owoce były drobniejsze i częściej zepsute, a drzewa bardziej podatne na choroby i czynniki stresowe (Climate central, 2025). Taki układ pogodowy zdarza się w tamtym rejonie niezwykle rzadko, a badania wskazują jednoznacznie, że został on spotęgowany przez kryzys klimatyczny (Climate central, 2025).

Oczywiście, nie była to jedyna przyczyna kryzysu – w ostatnich latach rozprzestrzenia się intensywnie wirus spęczniałych pędów kakaowca (cacao swollen shoot virus, CSSV), a bardzo niskie płace dla rolników zajmujących się uprawą skłoniły część z nich do zajęcia się przemytem kakao lub nielegalnym wydobyciem złota i porzucenia plantacji. Komponent klimatyczny odegrał jednak najważniejszą rolę (Siaw, Ofosu, Sarpong 2023; Christian Aid, 2025). Pozostanie on istotny również przy przyszłych kryzysach, gdyż stabilna, nie za wysoka temperatura oraz równomierne, duże opady deszczu, niezbędne do obfitych zbiorów nasion kakaowców, będą coraz rzadsze w tym rejonie.

Kryzys klimatyczny nasila wcześniejsze problemy kakaowców

Zmiana klimatu wpływa na plony kakaowców nie tylko bezpośrednio, przez zmiany warunków klimatycznych, ale również poprzez nasilanie znaczenia innych problemów środowiskowych, takich jak niska różnorodność genetyczna kakaowców i biologiczna całych plantacji czy też wycinka lasów deszczowych, powodująca intensywną degradację gleby.

Kakaowce używane obecnie w uprawie to najczęściej potomkowie roślin wprowadzonych do uprawy w latach 40. XX w., co zdecydowanie ogranicza ich różnorodność genetyczną (Zhang i Motilal, 2016). Przekłada się to na ich większą podatność na choroby i niższe możliwości dostosowywania się do zmieniających się warunków, co jest szczególnie ważne w kontekście zachodzących zmian klimatycznych, kiedy destabilizacja warunków ogranicza odporność roślin i ich możliwości radzenia sobie z różnorodnymi stresorami.

Wylesianie lasów deszczowych pod plantacje kakao dzieje się na ogromną skalę – na Wybrzeżu Kości Słoniowej 37% lasów, a w Ghanie 13%, zostało wyciętych pod uprawy kakaowców (Kalischek i in. 2023). Ogołocone z drzew tereny gorzej pochłaniają wodę oraz szybciej wysychają, co w połączeniu z ogromnym zapotrzebowaniem kakaowców na wodę (ok.17000 l/kg Ortiz-Rodriguez i in. 2015) i intensywnymi metodami uprawy (m.in.dużo herbicydów i nawozów) prowadzi do niezwykle szybkiej degradacji gleby. Kryzys klimatyczny dodatkowo intensyfikuje ten proces ze względu na wyższe temperatury (w więc wyższe parowanie) oraz nierównomierne opady (powodzie wymywają związki odżywcze, a susze powodują erozję wietrzną).

Wylesione, zdegradowane gleby i duże tereny pokryte jednym typem upraw powodują, że plantacje stają się z czasem ogromnymi terenami niskiej bioróżnorodności, co wpływa na efektywność uprawy samych kakaowców. Meszki czy wciornastki – owady zapylające ich kwiaty – występują tam często w zbyt małej ilości by móc podołać zapotrzebowaniu. Okazuje się, że problem jest na tyle duży, że nawet proste zabiegi, takie jak zostawianie opadłych liści na ziemi, sadzenie innych drzew zacieniających czy wyższe kakaowce, które tworzyłyby zacienienie gruntu, mogłyby zwiększyć efektywność zapylania między 9 a 19% (Land i in, 2025).

Przyszłość kakao

Jak potoczą się dalsze losy kakao? Badania przewidują, że zarówno w Afryce jak i Ameryce Południowej jego zasięg będzie się przesuwał, na wschód w głąb lądu. Spowoduje to, że choć w 2050 prawie 90% terenów obecnych upraw znajdzie się poza optimum warunków klimatycznych dla kakaowców, to tereny dla nich optymalne mogą być nawet większe niż obecnie (Asante i in. 2025). Taki wniosek wypływa jednak z analiz, które uwzględniają jedynie średnie ilości opadów czy temperatury, a nie gwałtowne zmiany pogodowe, które bardzo wpływają na stabilność upraw. Ewentualny przyrost terenów dostępnych pod uprawy kakao jest więc prawdopodobnie mocno przeszacowany, a tworzenie coraz to nowych plantacji rodzi kolejne problemy środowiskowe.

Pod nowe plantacje trzeba wykarczować nowe połacie lasów równikowych, które pozostają ostoją bioróżnorodności, jak również zapewniają opady w dużej części Afryki czy Amazonii (Duku i Hein, 2021, patrz też Podniebne rzeki: jak wylesianie wpływa na cykl hydrologiczny). Jednocześnie pozostawiamy za sobą nieużytkowane już plantacje wraz z 5 mln osób, pracującymi na nich i niską szansą na odnowienie się lasów równikowych w ludzkiej skali czasowej, ze względu na degradację gleby i zmiany w klimacie które zaszły w międzyczasie.

Innym problemem pozostaje jednak fakt, że kakaowce owocują  jedynie przez ok 25-30 lat i wiele z tych upraw zbliża się do końca tego okresu. W najbliższym czasie ok ⅓ kakaowców na Wybrzeżu Kości Słoniowej i ok. 23% w Ghanie i tak będzie wymagało wymiany (Christian Aid, 2025). Pozostaje więc pytanie czy biorąc jednak pod uwagę zachodzące zmiany opłaca się ponownie je sadzić? Niewątpliwie przemysł kakao napotka w najbliższych dekadach liczne problemy, od których rozwiązania będzie zależeć dobrostan milionów osób.

Nowe możliwości i stare metody

Kryzys kakao unaocznił nam, jak ogromnie niestabilne mogą być uprawy kakao i sprawił, że zaczęto rozwijać pomysły na poprawienie efektywności pozyskiwania kakao, jak również nowe metody produkcji czekolady uniezależnione od kapryśnego klimatu. 

W zaleceniach dotyczących adaptacji upraw kakaowców do nowego klimatu możemy znaleźć stare, od dawna sprawdzone metody, takie jak sadzenie drzew zacieniających i osłaniających od wiatru, pozostawianie ściółki by gleba pozostawała dłużej wilgotna, mikronawadnianie w okolicach korzeni, czy używanie kompostu organicznego zamiast nawozów sztucznych. To wszystko może jednak nie wystarczyć wobec intensywności zachodzących zmian. W takim wypadku zalecana jest po prostu rezygnacja z uprawy kakao na rzecz innych roślin (ICCAS, 2018; Backer i in. 2024).

Coraz więcej jest także pomysłów na technologiczne ulepszanie procesu pozyskiwania kakao. W Izraelu badane są odmiany kakaowca odporne na susze, w Singapurze trwają badania na karobem – drzewem mogącym rosnąć w basenie morza Śródziemnego odpornym na niesprzyjające warunki pogodowe. Po wyprażeniu i obróbce enzymatycznej jego owoce dają podobny aromat co czekolada. 

Z kolei w Stanach Zjednoczonych firma California Cultured opracowała metodę rozmnażania ziaren kakaowca w kadziach z wodą i cukrem, co jest dużo wydajniejsze niż naturalny proces i wymaga dużo mniej zasobów. 

Przyszłość kakao stoi więc pod wieloma znakami zapytania, jednak ze względu na miłość Zachodniego Świata do czekolady będzie pełna prób pozostawienia tego smaku w naszej kuchni.

The post Chwiejny klimat chwieje produkcją kakao. Co czeka czekoladę w cieplejszym świecie? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Ekspresowe ocieplanie wiosny

Temperatury notowane w Polsce rok po roku potrafią bardzo się od siebie różnić – są na przemian wyższe i niższe (patrz wykres poniżej). Ostatnio (w latach 2020-2022) mieliśmy do czynienia z kilkoma chłodniejszymi wiosnami. Nie zmienia to jednak faktu, że od połowy XX w. temperatury w sezonach wiosennych (marzec – maj) w Polsce wyraźnie rosną (Falarz i in., 2021, IMGW 2022 [1, 2, 3]). W ostatnim trzydziestoleciu (1993-2022) wiosenna średnia była o 1℃ wyższa niż w okresie 1961-1990. Zmiany są szczególnie dobrze widoczne na początku sezonu (marzec – kwiecień). 

Cieplejsze zimy i wiosny oznaczają, że ostatni dzień z mrozem jest odnotowywany coraz wcześniej w roku. Od lat 60. przesuwa się o 1,5-3,5 dnia na dekadę w zależności od regionu Polski. Śnieg – o ile jakiś jest – zalega więc krócej. 

Topniejąca powoli pokrywa śnieżna może stopniowo dostarczać wodę do strumieni i wód gruntowych. Jeśli zamiast śniegu zimą i wczesną wiosną pada deszcz, woda szybko spływa po powierzchni do zagłębień terenowych, strumieni i rzek, co powoduje silne ale krótkotrwałe wzrosty poziomu wody w korytach (zobacz też: Polska zima topnieje w oczach i Boimy się upałów, ale dramatyczne zmiany zachodzą także zimą – mówi ekohydrolog). Na skutek takiej zmiany w rodzaju opadów, strumienie i rzeki na nizinach coraz częściej osiągają najwyższe stany wody zimą, a nie wiosną, jak to miało miejsce w pierwszej połowie XX w. Ryzyko powodziowe przesuwa się więc z wiosny na zimę, a liczba powodzi roztopowych spada od lat 80. (m.in. na Wiśle, Odrze, Warcie i Bugu).

W części regionów np. na północnym-wschodzie, maleje też liczba dni z wysokim stanem wody. W przypadku Lebiedzianki, jednego z dopływów Biebrzy, było ich średnio 36 rocznie w okresie 1970–1979 i jedynie 3 w 2010–2019. Powodzie, szczególnie na północy Polski, są często mniej rozległe niż w pierwszej połowie XX w. (Kundzewicz i in., 2018, Pniewski i in., 2018, Boczoń i in., 2020, Kubiak-Wójcicka, 2020, Falarz i in., 2021, Kundzewicz i Pińskwar, 2022, Venegas-Cordero i in., 2022).

Problemy dla bagien

Pozytywnym aspektem takiej sytuacji może być ograniczenie strat w mieniu. W zamian może jednak ucierpieć wiele ekosystemów. Przykładem są tereny podmokłe doliny Biebrzy. To jedna z największych ostoi dzikiej przyrody w Europie, obserwuje się tu m.in. ponad 270 gatunków ptaków. Wiosenne powodzie są jednym z głównych czynników kształtujących ten obszar. Od lat 60. występują one jednak coraz wcześniej i są mniej rozległe. Choć prognozy wskazują, że zmiana klimatu nie powinna doprowadzić do całkowitego zaniku tych bagien w XXI w., to narastać będą różne zagrożenia wynikające z mniej śnieżnych zim oraz większego parowania i zmiany charakteru opadów wiosną (Mirosław-Świątek i in., 2020, Walesiak i in., 2022). 

Robi się coraz bardziej sucho

Wyższe temperatury oznaczają, że woda intensywniej paruje – zarówno ze zbiorników jak z powierzchni gleby. Prowadzi to do wysychania gruntu, szczególnie gdy nie ma opadów. Obserwacje potwierdzają, że wilgotność gleby na wszystkich głębokościach (do 200 cm) spada w Polsce od około 20 lat. W rezultacie na najsłabszych glebach wiosenna susza rolnicza występuje już praktycznie co roku. 

Wyższe parowanie nie oznacza jednak automatycznie, że rośnie średnia wilgotność względna powietrza. Od połowy XX w. notuje się wręcz jej spadek w okresie marzec-maj – średnio o ok. 1% na dekadę, szczególnie na obszarze środkowej Polski. Nie tylko gleby stają się więc wiosną suchsze, ale także powietrze (w wyższych temperaturach potrzeba bowiem więcej pary wodnej do jego nasycenia) (Falarz i in., 2021, Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Deficytowe opady i susze rolnicze

Polska jest jednym z państw europejskich najmocniej dotkniętych wiosennymi deficytami opadów. Od ok. 70 lat coraz więcej wiosen jest bardzo ciepłych, słonecznych, z długimi okresami bez deszczu. To skutek m.in. coraz częstszego pojawiania się nad Polską, szczególnie w ostatnich dwóch dekadach, „blokad atmosferycznych”. Oznaczają one, że masy powietrza o określonych właściwościach (np. suche i ciepłe) przez dłuższy czas pozostają w tym samym miejscu, zamiast przemieszczać się nad kolejne regiony. Wynika to ze zmian w prądzie strumieniowym spowodowanych wzrostem globalnej temperatury Ziemi (więcej na temat prądu strumieniowego i jego związku z pogodą w Polsce przeczytasz w artykule Fale na froncie) (Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Deszcze, gdy już się pojawiają, coraz częściej są ulewne. Widać to np. w marcu, szczególnie na północy Polski. Sumy opadów w tym miesiącu wzrosły w stosunku do średniej z 1961-1990, nie da się tego natomiast powiedzieć o liczbie dni z opadem. To oznacza, że w ciągu deszczowych dni spada teraz na ziemię więcej wody. 

Choć kilkudniowe, intensywne deszcze mogą przełożyć się na wysoką sumę opadów w danym miesiącu, to większość wody szybko „ucieka” z terenu, spływając po powierzchni gruntu do strumieni, rzek i dalej – do morza. Poprawa wilgotności gleby jest więc tylko krótkotrwała. Woda nie zdąża przesiąkać głębiej i nie odbudowuje zasobów wilgoci w głębszych warstwach. To oznacza, że nawet jeśli dane meteorologiczne wskazują, że miesiąc był „wilgotny”, i tak możemy mieć do czynienia z suszą rolniczą. Jednocześnie ulewy stosunkowo łatwo wymywają glebę nie przykrytą roślinami, co jest niekorzystne z punktu widzenia rolnictwa. W miastach większa intensywność opadów oznacza większe ryzyko wezbrań i podtopień (Kundzewicz i in., 2017, Sassi i in., 2019, Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Nowość: burze pyłowe

Kwiecień to miesiąc, w którym sumy opadów na przestrzeni lat maleją (szczególnie na zachodzie kraju) a temperatury szybko rosną. Niedobory wody mogą się więc w tym miesiącu szczególnie nasilać. Mało wilgoci w glebie w okresie, gdy rozwijające się rośliny mają duże zapotrzebowanie na wodę, powoduje różne problemy, np. z wysianiem zbóż. Przesuszona gleba jest bardziej zagrożona erozją wietrzną, czyli wywiewaniem i unoszeniem ziaren gleby przez wiatr. W Polsce dotyczy to ok. 30% użytków rolnych, głównie gruntów ornych. Jeśli zjawisko będzie się dalej nasilać, gleby będą ubożeć. 

W skrajnych przypadkach, przy silnych wiatrach, mogą pojawiać się burze pyłowe – zjawisko jeszcze kilka dekad temu praktycznie nienotowane w Polsce. Są one w stanie niszczyć całe plantacje – tak stało się np.: na wiosnę 2019 roku w Wielkopolsce, gdzie rolnicy uprawiający buraki cukrowe musieli ponownie wysiać rośliny (Józefaciuk i in, 2014, Kundzewicz i in., 2017,  Falarz i in., 2021). 

Pożary lasów i bagien

Szybki wzrost temperatur wiosny, mało opadów i malejąca wilgotność względna powietrza powodują, że już na początku roku może pojawiać się zagrożenie pożarowe w lasach. Takie warunki sprzyjają bowiem wysychaniu ściółki. Dodatkowo, większość polskich lasów rośnie na ubogich, piaszczystych glebach, które stosunkowo łatwo ulegają przesuszeniu. Mała wilgotność gleby prowadzi do osłabiania roślin. Na dnie lasu gromadzą się wtedy gałązki, liście i wyschnięta trawa, które powiększają ilość “paliwa” które może zająć się płomieniami (zobacz też: ABC pożarów w Australii) (Szczygieł i in., 2009, Szczygieł, 2012, Wiler i Wcisło, 2013). 

W 2019 i 2020 najwięcej pożarów lasów (ponad 3500 i 3400) wybuchło w kwietniu, który w obu przypadkach był suchy.

W 2020 r. w Biebrzańskim Parku Narodowym rozwinął się największy w Polsce pożar otwartych terenów naturalnych od czasów II wojny światowej. Poziom wody w Biebrzy był wtedy najniższy od 20 lat. Suche warunki spowodowały, że ogień szybko rozprzestrzenił się na tych bagiennych terenach, zajmując ok. 5500 ha i niszcząc 10% obszaru Parku. W 2018 i 2021 r. pożary kwietniowe również były liczne (prawie 1600 i ponad 450) choć było ich mniej niż w maju i czerwcu. 

W ostatniej dekadzie średnia roczna liczba pożarów wprawdzie spadła, ale wynikało to głównie ze zmian systemowych i sprzętowych, wprowadzonych po analizie wcześniejszych katastrofalnych pożarów. Gdy sezon „pogody pożarowej” będzie się jednak wydłużał, środki te mogą okazać się niewystarczające, by utrzymać ten trend w przyszłości (Szczygieł, 2012, Walesiak i in., 2022, dane GUS). 

Pożary mogą prowadzić do dużych zmian w ekosystemach, utraty cennych terenów a także strat finansowych. W przypadku pożarów plantacji leśnych mogą być to dziesiątki mln złotych np. w 2022 r. (do września) było to ponad 43 mln zł. 

Pożary a choroby drzew

Dodatkowo pożary mogą sprzyjać pojawianiu się i rozprzestrzenianiu chorób drzew, które dziś są mało rozpowszechnione. Będzie to negatywnie wpływać na stan, a tym samym wartość ekonomiczną drewna. Za przykład może posłużyć przyczepka falista (Rhizina undulata), grzyb powodujący zgniliznę korzeni  i zamieranie drzew iglastych. Pojawia się tam, gdzie temperatura gleby z jakiegoś powodu czasowo przekroczyła 35°C. Takie zdarzenie pobudza jej zarodniki do kiełkowania. Częstsze susze i pożary lasów będą sprzyjać uaktywnianiu przyczepki, co będzie utrudniać odnowienia lasów iglastych. W ostatnich latach obserwowano pojawianie się grzyba nawet przy braku pożarów – okazuje się, że uaktywnić zarodniki i doprowadzić do infekcji drzew może także silne nasłonecznienie, skutkujące nagrzaniem gleby (Grodzki i Łakomy, 2021).

Przedwczesna pobudka roślin i zagrożenie przymrozkami

Te niekorzystne dla nas efekty mogłyby zostać w pewnym stopniu zrekompensowane przez wydłużenie okresu wegetacyjnego, czyli wcześniejszy rozwój roślin na wiosnę. Faktycznie obserwuje się, że symboliczny koniec ich „snu zimowego” (5 kolejnych dni z temperaturami powyżej 5°C) następuje coraz wcześniej. Od połowy XX w. jest to ok. 2,5 dnia na dekadę na nizinnym obszarze Polski. Generuje to jednak również pewne problemy, więc bilans niekoniecznie musi okazać się pozytywny (Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Przymrozki: koszmar sadownika

Dużym problemem, szczególnie dla roślin uprawnych, są wiosenne przymrozki. Ocieplenie klimatu nie zmniejsza ryzyka strat, które powodują w ogrodnictwie i sadownictwie. Rodzaj uszkodzeń mrozowych zależy bowiem od tego, w jakiej fazie rozwoju znajdują się rośliny.  Najbardziej krytyczne momenty to początek kwitnienia i formowanie liści. Ostatnie mrozy pojawiają się coraz wcześniej w roku, ale to samo dotyczy pąków: początek sezonu wegetacyjnego przesuwa się mniej więcej w tym samym tempie co data wystąpienia ostatniego dnia z mrozem. W związku z tym długość okresu „przymrozkowego” zasadniczo się nie zmienia, a na niektórych obszarach (tych, które ocieplają się najszybciej), może wręcz się zwiększać (Szyga-Pluta i Tomczyk, 2019, Graczyk i Szwed, 2020, Tomczyk i in., 2020, Falarz i in., 2021).

Takie przesunięcie oznacza jednak, że uszkodzenia przymrozkowe mogą zdarzać się wcześniej w roku niż jeszcze kilka dekad temu. Ten problem już zauważają polscy sadownicy. W Polsce ubezpieczenie strat związanych z przymrozkami obejmuje okres 15 kwietnia-30 czerwca. Jeśli rośliny ulegną uszkodzeniu na skutek mrozów wcześniej, np. pod koniec marca, to odszkodowania mogą nie zostać wypłacone. W związku z tym Związek Sadowników RP zwrócił się do Ministerstwa Rolnictwa w 2021 r. aby zmienić ten przepis, wskazując, że zdezaktualizował się on w związku z postępującym ociepleniem klimatu (zobacz też: Polska zima topnieje w oczach). (Kundzewicz i in., 2017, Graczyk i Szwed, 2020, Tomczyk i in., 2020, Koźmiński i in., 2021). 

Mogłoby się wydawać, że dalsze ocieplenie klimatu powinno z czasem zlikwidować problem przymrozków. Jednak ich występowanie u nas zależy w dużej mierze od cyrkulacji atmosferycznej. Osłabienie prądu strumieniowego na skutek globalnego ocieplenia powoduje, że zimne masy powietrza znad Arktyki mogą łatwiej napływać nad Europę (patrz Fale na froncie). Ryzyko występowania silnych przymrozków nie musi więc w przyszłości spaść. Do tego im cieplejsze będą wiosny, tym napływ zimnych mas powietrza może spowodować większe szkody (duża różnica temperatur, bardziej rozwinięte rośliny). 

Zagrożenie dla czereśni

W ostatnich latach przymrozki odpowiadają jedynie za ok. 15% strat w rolnictwie wynikających ze zjawisk ekstremalnych. Szkody nie rozkładają się jednak równomiernie pomiędzy różnymi typami upraw. W przeliczeniu na hektar największe straty występują w sadownictwie – średnio ok. 9 tys. zł/ha. Zniszczenie pączków kwiatowych może bowiem znacząco obniżyć produkcję owoców. Przykładowo w przypadku czereśni do uszkodzenia słupka (część kwiatu), a w konsekwencji do braku zapłodnienia wystarczy już mróz na poziomie –1°C (gdy wystąpi podczas kwitnienia, spadek produkcji owoców może sięgnąć nawet 90%).

W 2017 r.  z powodu przymrozków na przełomie kwietnia i maja zbiory jabłek i gruszek były o 1/3 mniejsze niż w 2016, a czereśni nawet o 60%. Wstępne szacunki strat w rolnictwie wynikających z przymrozków w 2017 r.  wynosiły ponad 200 mln zł. 

Przymrozki mogą szkodzić też drzewom w lasach. W okresie 1954-2015 były, obok silnych wiatrów, największym zagrożeniem dla jodły pospolitej i buka zwyczajnego. Osłabienie roślin przez przymrozki może też zwiększać ich podatność na choroby (Tomczyk i in., 2020, Jarzyna, 2021, Falarz i in., 2021, Siwiec i in., 2022). 

Ciepła wiosna a owady

Cieplejsze wiosny oznaczają, że momenty kwitnienia roślin mogą zacząć rozmijać się z okresami aktywności owadów zapylających. Owady w regionach klimatów umiarkowanych szybko reagują na wzrost temperatur po zimie (np. wychodzą z hibernacji, wcześniej zaczynają się rozmnażać), podczas gdy rośliny potrzebują dłuższych okresów o konkretnych warunkach (obejmujących m.in. długość dnia). 

Wzrost temperatur wiosną powoduje, że owady coraz wcześniej stają się aktywne i szybciej przechodzą stadia rozwojowe. Temperatury wpływają także na ich metabolizm, a tym samym na zapotrzebowanie na pokarm. Jeśli zapylacze stają się bardziej aktywne, gdy rośliny dopiero się rozwijają, mogą mieć za mało pożywienia, by być w dobrej kondycji. 

Kłopotliwe dla owadów bywają także ulewy, które mogą ograniczać im możliwość lotu, niszczyć ich gniazda i sprzyjać rozprzestrzenianiu się chorób grzybowych. Dotyczy to np. trzmieli, które są ważnymi zapylaczami m.in. poziomki, truskawki, jagody, drzew owocowych (Hamann i in., 2020, Pawlikowski i in., 2020).

Mało nektaru i pyłku

Wysokie temperatury podczas wzrostu roślin mogą zmniejszać liczbę i rozmiar rozwijających się kwiatów a ulewy mogą je dodatkowo niszczyć. U części gatunków cieplejsze warunki pogarszają też jakość i ilość pyłku oraz nektaru (np. u ogórecznika lekarskiego rosnącego w temperaturze 26°C ilość nektaru w kwiatach była o połowę niższa niż u tego utrzymywanego w temperaturze 21°C). Takie kwiaty są mniej atrakcyjne dla owadów, więc mogą nie zostać zapylone. Zapylacze rzadziej odwiedzają też rośliny, które cierpią z powodu niedoborów wody. 

Takie zmiany mają wpływ zarówno na owady (m.in. na ich stan zdrowotny i liczebność) jak i na rośliny. Słabsze zapylanie oznacza mniej nasion, a tym samym mniejszą szansę na rozprzestrzenianie czy zachowanie gatunku. W przypadku upraw obniżą się zyski, bo np. będzie mniej owoców (Descamps i in., 2021). 

Mniejsze zyski przez owady

Przyspieszenie rozwoju (przechodzenia ze stadium do stadium, np. od larw do osobników dorosłych) dotyczy oczywiście także owadów uznawanych przez ludzi za niepożądane. Cieplejsza wiosna oznacza m.in. wcześniejsze pojawianie się komarów. Wydłużanie okresu, w którym żerują, podnosi ryzyko zachorowania na przenoszone przez nie choroby. 

Gatunkom, które w ciągu roku miały tylko jedno pokolenie, ocieplenie pozwala mieć teraz dwa. W Polsce stało się tak np. w przypadku omacnicy prosowianki, żerującej na kukurydzy. Gąsienice wyrządzające szkody w uprawach pojawiają się obecnie dwa razy w roku co oczywiście zwiększa straty finansowe. 

Nie należy zapominać, że cieplejsze są nie tylko wiosny, ale też zimy (patrz: Polska zima topnieje w oczach). Nie są one korzystne dla owadów, które wymagają okresu „przechłodzenia”, ale w przypadku wielu gatunków roślinożernych (żerujących na tkankach lub sokach roślin) oznaczają, że sezon zimowy przeżywa więcej osobników. W związku z tym zwiększa się prawdopodobieństwo ich masowego pojawiania się na polach czy w lasach. Więcej owadów roślinożernych plus dłuższy czas na żerowanie oznaczają większe szkody w uprawach (Kozyra, 2012, Hamann i in., 2020, Mora i in., 2022).

Obgryzione pola

Rośliny uprawne ucierpią tu dużo bardziej niż gatunki dzikie. W dużej mierze wynika to z uprawy w monokulturach (tzn. zajmowaniu dużych obszarów pod uprawę tej samej odmiany roślin). W warunkach naturalnych, gdy owady mają zwiększone zapotrzebowanie na pokarm, często zmieniają gatunek, na którym żerują, by zachować bilans składników odżywczych (proporcje białek, cukrów i tłuszczy) czy też na przykład witamin. Na polach nie mają jednak właściwie żadnego wyboru. Często muszą więc jeść więcej, by zaspokoić swoje potrzeby. 

Choć rośliny posiadają mechanizmy zapobiegające nadmiernemu zjadaniu przez roślinożerców, w tym owady, to ocieplenie klimatu może to rozregulować. Owady mają szybkie tempo rozmnażania i są mobilne, lepiej więc od roślin dostosowują się do zmiany warunków. Jeśli zmienią swoje zachowanie, zasięgi czy wielkość populacji, roślinom może być trudno sobie z tym poradzić,  szczególnie w warunkach przedłużających się susz, które osłabiają roślinne mechanizmy obronne czy w przypadku pojawianiu się nowych gatunków owadów. W wyniku ocieplenia pojawił się u nas np. skośnik buraczak, niszczący buraki cukrowe. Co gorsza część owadów żerujących na roślinach przenosi choroby. Ich rozprzestrzenianie sprzyja więc roznoszeniu na nowe tereny np. chorób wirusowych (Kozyra, 2012, Hamann i in., 2020, Gullino i in., 2022).   

Ciepło ale niekoniecznie zdrowo

Alergicy mają przekichane

Opisane wyżej zmiany związane z roślinami mają znaczenie dla rolnictwa i ekosystemów, ale również m.in. dla zdrowia ludzi i zwierząt. Przykładowo brzozy rosnące w wyższych temperaturach produkują „bardziej uczulający” pyłek (zawierający wyższe stężenie pewnych białek). Wiele roślin zaczyna też pylić wcześniej – oprócz brzóz, także trawy, dęby czy bylice. 

Na przebieg chorób alergicznych i astmy wpływają również zmiany w opadach, wilgotności i pojawianiu się burz. Gdy zmienia się wilgotność i ciśnienie powietrza, pyłki roślin i zarodniki pleśni ulegają rozrywaniu i nawodnieniu, przez co tworzą się aktywne biologicznie, uczulające aerozole. W związku z tym podczas burz może nasilać się astma u ludzi uczulonych na te alergeny. 
W Polsce coraz częściej mamy do czynienia z warunkami sprzyjającymi pojawianiu się zjawisk konwekcyjnych (burze, tornada). Od lat 70. burze pojawiają się coraz wcześniej, a wiosny coraz częściej są porami roku o największej liczbie dni burzowych. Także pożary czy burze pyłowe zaostrzają problemy z płucami. Wiosną, szczególnie w przypadku obszarów o większym zanieczyszczeniu powietrza, można więc spodziewać się nasilania objawów u osób cierpiących na choroby układu oddechowego (Mora i in., 2018 , Pałczyński i in., 2018, Falarz i in., 2021).

Gorączki krwotoczne

Szybszy wzrost roślin na wiosnę może również w mniej oczywisty sposób wpływać na zdrowie ludzi. Choć gorączki krwotoczne raczej nie kojarzą się z naszymi szerokościami geograficznymi, to w Europie obserwuje się obecnie wzrost częstotliwość i siły epidemii tych chorób. Do zakażenia dochodzi poprzez ugryzienie lub wdychanie powietrza zanieczyszczonego odchodami gryzoni.  

Liczba gryzoni zwiększa się, gdy jest dużo pokarmu (np. nasion buka), wiosna jest ciepła i rośliny szybko się rozwijają oraz gdy jest mniej drapieżników. Gorsze warunki środowiskowe (np. susze) powodują za to, że w poszukiwaniu pokarmu gryzonie mogą częściej myszkować w pobliżu domów. Obie te sytuacje zwiększają u ludzi liczbę zachorowań na choroby powodowane przez hantawirusy (w Europie – gorączkę krwotoczną z zespołem nerkowym). 

Hantawirusy mogą być też przenoszone na większe odległości wraz z cząsteczkami gleb, więc susze, a tym bardziej burze pyłowe, sprzyjają ich rozprzestrzenianiu. Dzieje się tak również w przypadku innych chorobotwórczych mikroorganizmów (zobacz też: Wirusy, bakterie i spółka – choroby w cieplejszym świecie)(Guterres i Sampaio de Lemos, 2018, Khalil i in., 2019, Mora i in., 2022, Rupasinghe i in., 2022). 

Sóweczki pakują walizki

Warunki środowiska wpływają oczywiście także na drapieżniki żywiące się gryzoniami np. sowy. Rodzina płomykówek może zjeść rocznie nawet 3 tys. gryzoni. Ocieplenie zmienia jednak całe ekosystemy, w tym te, które są ważne dla sów. Gdy drzewa (szczególnie starsze, dziuplaste) będą zamierać z powodu chorób czy suszy, wiele obszarów przestanie nadawać się do zamieszkania przez sowy. Wymieranie świerków w Polsce będzie np. zmniejszać liczebność włochatki zwyczajnej i sóweczek, które związane są z dojrzałymi lasami iglastymi (Guterres i Sampaio de Lemos, 2018, Ševčík i in., 2021).

Cieplejsza wiosna uruchamia więc de facto całą kaskadę efektów wpływających na środowisko naturalne i systemy stworzone przez ludzi. Wiele z tych zmian jest trudnych do przewidzenia, tym bardziej, że globalna temperatura nadal rośnie. W zależności od tego, ile dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych ostatecznie wprowadzimy do atmosfery, wiosenne temperatury mogą do końca stulecia wzrosnąć o dalsze 1-3℃ (Kundzewicz i in., 2017, Klimada2.0) 

Przyszłość pod znakiem ulew i susz

W przyszłości mogą zwiększyć się różnice pomiędzy regionami Polski. O ile wiosna na północy będzie prawdopodobnie bardziej mokra, to w centrum i na południowym zachodzie – nieco suchsza. Pod koniec XXI w. dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” (RCP 8.5) roczne sumy opadów miałyby w Polsce wzrosnąć, za co przede wszystkim odpowiadałyby wyższe opady wiosną. Niekoniecznie jednak przełoży się to np. na poprawę wilgotności gleby. Jednocześnie bowiem nasili się parowanie i wzrośnie liczba ulew. Liczba okresów z intensywnymi opadami będzie rosnąć, szczególnie na wschodzie. Do połowy XXI w. maksymalny dzienny opad będzie wyższy o 20-40 mm niż obecnie, a pod koniec XXI w. nawet o 60-80 mm. Zwiększy to zdecydowanie ryzyko powodzi błyskawicznych. Mniej dni z ulewami (nawet o 10 dni) będzie za to na zachodzie (Kundzewicz i in., 2017, Falarz i in., 2021).

W części regionów będą do tego wydłużać się okresy suche –  nawet o 5 dni – np.: w centralnej części Polski i na Polesiu. Będzie to jeden z czynników przykładających się do wzrostu zagrożenia pożarowego wiosną w regionach środkowych i zachodnich. Coraz częściej mogą więc pojawiać się zakazy wstępu do lasów, a domy w ich pobliżu będą bardziej narażone na strawienie przez ogień.  

Suche kwietnie będą także zwiększać ryzyko pojawiania się silnych susz latem, a burze pyłowe mogą stać się bardziej powszechne (Camia i in., 2017, Karamuz i Romanowicz, 2021).

Co ze „snem zimowym” roślin?

Okres wegetacyjny będzie dalej się wydłużał. Pod koniec wieku, dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” średnio o 40-50 dni, a na zachodzie i północy nawet o 2 miesiące w stosunku do średniej  z lat 1971–2000. W dużej mierze będzie to wynikać z przesuwania się początku termicznej wiosny (okresu o średnich temperaturach dobowych między 5 i 15°C). Pod koniec wieku dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” będzie się ona zaczynać 5-6 tygodni wcześniej w stosunku do średniej z lat 1971-2000, a we wschodniej części wybrzeża nawet ponad 12 tygodni. Będzie temu towarzyszyć wydłużanie okresu bez mrozów – o co najmniej 40 dni (Falarz i in., 2021)

Zagrożenie wiosennymi przymrozkami jednak nie minie. Cieplejsza zima i wiosna zwiększają za to ryzyko problemów z jarowizacją (przechłodzeniem) niezbędnym do zakwitnięcia wielu gatunków uprawnych roślin. Część owoców i warzyw może więc stawać się coraz droższa. Presja ze strony owadów, w przypadku rolnictwa konwencjonalnego (gdzie stosuje się tak zwaną chemię rolną, czyli syntetyczne nawozy i pestycydy) i przemysłowego (opartego o wielkoobszarowe monokultury i fermy wielkotowarowe) będzie zwiększać koszty produkcji rolniczej chociażby ze względu na konieczność częstszego stosowania oprysków. Będzie to dodatkowo wpływać niekorzystnie na pożyteczne owady np. pszczoły a także na zdrowie zwierząt. Pojawić mogą się także nowe gatunki zagrażające roślinom czy nowe choroby wirusowe, bakteryjne czy grzybowe (Kijowska-Oberc i in., 2020). 

Zmieniać będzie się środowisko życia wielu zwierząt, co doprowadzi do nowych interakcji między nimi. Ucierpią ekosystemy zależne od wiosennych powodzi, a przesuszona gleba będzie łatwiej niszczona. Wszelkie możliwe problemy, których początkiem są zmiany warunków w marcu czy kwietniu, trudno jednak sobie wyobrazić. Póki co bilans zysków i strat przemawia jednak raczej na niekorzyść ciepłych, słonecznych wiosen.

The post Wiosna się wysusza appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Nawozy i nieorganiczny węgiel

Nawożenie to standardowy zabieg rolniczy, pozwalający zwiększyć plony na danym obszarze. Jest jednak jednocześnie przyczyną emisji gazów cieplarnianych z gleb. W największej mierze (w ok. ¾) odpowiadają za to nawozy sztuczne. Przynajmniej części tych emisji można byłoby łatwo uniknąć poprzez racjonalizację zużycia nawozów. 

Jest to dobrze widoczne szczególnie w przypadku podtlenku azotu, N₂O. Podwyższone emisje tego gazu z gleb w największym stopniu wynikają z niedostosowania dawek nawozowych do potrzeb roślin. W skali świata ok. 50% azotu aplikowanego w postaci nawozów naturalnych i sztucznych nie jest pobierane przez rośliny. Duży wpływ na obniżenie emisji N₂O w rolnictwie miałoby więc zmniejszenie dawek nawozów azotowych w regionach gdzie są one wysokie i przekraczają wymagania roślin uprawnych (np.: w Europie i Ameryce Północnej). Pomogłoby to dodatkowo ograniczać, szczególnie w przypadku nawozów sztucznych, potencjalny negatywny wpływ nawożenia na mikroorganizmy i faunę glebową (zobacz artykuł Glebowy magazyn węgla)

Przenawożenie nawozami azotowymi jest też jednym z czynników powodujących zakwaszanie gleb (Wang i in., 2016), co jest dużym problemem m.in. w Polsce, gdzie ponad połowa gruntów ornych ma odczyn kwaśny lub bardzo kwaśny. Jest to o tyle istotne, że pH gleby musi być dostosowane do wymagań konkretnych roślin, aby mogły one efektywnie pobierać składniki odżywcze – niskie pH służy tylko nielicznym gatunkom uprawnym np. borówkom (Ochal i Smreczek, 2020).

Wapnowanie

Aby podwyższyć pH gleb rolniczych stosuje się wapnowanie, jednak jego skutkiem mogą być zwiększone emisje CO₂ z pola. CO₂ jest uwalniany w wyniku reakcji substancji znajdujących się w preparacie (najczęściej są to rozdrobnione wapienie kredowe lub dolomity) z jonami wodorowymi (H⁺) w glebie. Podobne reakcje zachodzą także w glebach o wyższym pH, co powoduje wyczerpywanie występujących w nich naturalnie składników „zasadowych” (np.: węglanów) i w konsekwencji także zakwaszanie. O ile jednak w przypadku rozkładu materii organicznej dochodzi do uwalniania w postaci CO₂ węgla organicznego, to w przypadku buforowania zakwaszania uwalniany jest węgiel nieorganiczny, pochodzący ze wspomnianych wyżej skał węglanowych. Powoduje to nie tylko zmniejszanie ogólnej ilości węgla glebowego, ale także wprowadzenie do atmosfery atomów węgla, które nie uczestniczyły w bieżącym, szybkim cyklu węglowym: wapienie kredowe czy dolomity tworzyły się miliony lat temu.

Naturalnie występujące w glebach węglany (głównie CaCO₃) w wierzchniej, jednometrowej warstwie gleby zawierają około 750 GtC. W wyniku zakwaszania zasoby te kurczą się – szacunki zespołu Kazema Zamaniana mówią o 0,41 GtC traconych rocznie w ciągu ostatnich 50 lat i o dalszych 0,72 Gt, które będą uwalniane co roku jako CO₂ do 2050 r. Wapnowanie doprowadza do dodatkowych strat ok. 0,27 GtC rocznie, co jest drugim w kolejności największym źródłem strat nieorganicznego węgla. Glebowe węglany i skały wapienne są zasobem nieodnawialnym w skali ludzkiego życia, a straty zawartego w nich nieorganicznego węgla nie są na ogół wliczane do żadnych szacunków dotyczących emisji gazów cieplarnianych z gleb (Goulding 2016, Dai i in., 2021, Raza  i in., 2021, Zamanian i in., 2021).

Nawozy naturalne

Problem zakwaszania można częściowo mitygować poprzez używanie nawozów naturalnych. Trwające 20 lat badanie zespołu Wanga pokazało, że o ile nawozy sztuczne (azotowy, fosforowy i potasowy) obniżały pH gleby na polu doświadczalnym o 0,07 rocznie, to organiczne zwiększały o 0,04 rocznie. Ich dodanie podnosiło ponadto ilość materii organicznej w glebie i ograniczało straty azotu, jednak ostateczny efekt może być różny dla poszczególnych gleb w różnych strefach klimatycznych. Na pewno jednak w wielu aspektach są one lepsze niż długotrwałe stosowanie samych nawozów mineralnych, które powoduje spadek jakości gleby ze wszystkimi tego negatywnymi konsekwencjami (np. ucieczka azotu, większa dostępność metali ciężkich dla roślin). 

Dodawanie organicznych nawozów pomaga osiągnąć stabilne plony w długim horyzoncie czasu, a ze względu na pozytywny wpływ na stan gleby jest korzystne dla gospodarstwa pod względem adaptacji do zmiany klimatu (Singh i Singh, 2017, Menšík i in., 2018, Wang i in., 2019, Waqas i in., 2020, Dai i in., 2021, Xie i in., 2021).

Emisje z pastwisk 

Wedug IPCC (raport IPCC Climate Change and Land, 2019) ważnym źródłem emisji N₂O w rolnictwie są także tereny pastwiskowe, głównie w Ameryce Północnej, Europie oraz Azji Południowej i Wschodniej. Odpowiadają globalnie za 1/3 całkowitych emisji antropogenicznych N₂O. Tutaj podobnie – problemem jest nawożenie – a także pozostające na pastwiskach odchody zwierząt. Intensywnie użytkowane pastwiska wymagają nawożenia aby uzupełniać w glebie składniki mineralne zjedzone z trawą przez zwierzęta. Same odchody nie są w stanie zrównoważyć tych strat, do tego proporcje składników odżywczych w  nich zawartych mogą być mało korzystne dla traw. 

IPCC nie rozgranicza w swoich wyliczeniach pastwisk, które są np. pielęgnowane zgodnie z regułami wzbogacania gleby w materię organiczną i takich, które są używane intensywnie. Emisje z tych pierwszych mogą być dużo niższe, jednak zasadniczo w ujęciu świata przeważają te drugie, które dodatkowo w sytuacji przekspolatowania są także źródłem emisji związanych z erozją gleby (zobacz też: Ujemne emisje? Jak to osiągnąć w swoim gospodarstwie? Tłumaczy Marcin Wójcik i Klimatyczny ślad kotleta).

Ze względu na rosnące od dekad pogłowie zwierząt hodowlanych, emisje z terenów pastwiskowych wzrosły od 1960 r. do początku XXI w. o ok. 80%. Choć teoretycznie zmiana pól uprawnych w pastwiska może zwiększać przez pewien czas gromadzenie węgla organicznego w wierzchniej warstwie gleby, to korzyści netto zostają zniwelowane jak tylko wpuści się na trawę zwierzęta – ze względu na emisje metanu (raport IPCC Climate Change and Land, 2019) 

Mikroorganizmy gleb i oceanów

Oprócz emisji bezpośrednich, na polu czy pastwisku, nawożenie jest także źródłem pośrednich emisji N₂O. Jest to skutek wypłukiwania z pól niewykorzystanych przez rośliny składników odżywczych. Związki azotu (a także fosforu) trafiają poprzez strumienie i rzeki ostatecznie do mórz i oceanów, gdzie przyczyniają się do powstawania tzw. martwych stref. Ponieważ ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie silnie wpływa na produkcję N₂O, to odtlenione, zeutrofizowane wody przybrzeżne są miejscem największych emisji tego gazu z oceanów (zobacz też: Globalne ocieplenie, prądy morskie i życie w oceanach) (Zhang i Ye, 2021). 

Jak ograniczać emisje podtlenku azotu (N₂O)?

Sposobem na ograniczenie emisji pośrednich N₂O (ale także bezpośrednich) jest wysiewanie międzyplonów, szczególnie jeśli nie wymagają one (dużego) nawożenia. Rosnące rośliny pobierają azot z gleby (co zmniejsza jego ilość dostępną dla mikroorganizmów), a ich korzenie stabilizują wierzchnią warstwę gleby, ograniczając spływ powierzchniowy, a tym samym wymywanie składników odżywczych do wody. Międzyplony z roślin motylkowatych, które ze względu na symbiozę z bakteriami potrafią “wiązać” azot atmosferyczny,  pozwalają dodatkowo obniżyć zużycie nawozów azotowych.

Wyliczenia Kaye i Quemady dla upraw kukurydzy na obszarach klimatu umiarkowanego, wysiewanych po roślinach motylkowatych pokazały, że w porównaniu do innych międzyplonów potrzebne jest około 5 g/m² mniej nawozu. Ponieważ w wyniku syntezy sztucznych nawozów azotowych emitowane jest ok. 4 g CO_2e na 1 gram, to redukcja o 5 g/m² oznacza zmniejszenie emisji o ok. 20 g CO_2e/m² (Kaye i Quemada, 2017) (zobacz też: Glebowe magazyny węgla – jak je chronić przed erozją?) . 

Emisje N₂O można także ograniczać (nawet do 40%) poprzez substancje chemiczne wpływające na mikroorganizmy glebowe, np.: nitrapirynę, która zabija bakterie m.in. z gatunku Nitrosomonas. Problem w tym, że mikroorganizmy są kluczowe dla zdrowia gleby. Spadek ich biomasy i różnorodności, który obserwuje się np.: na obszarach, gdzie używa się intensywnie nawozów sztucznych czy tradycyjnej orki obniża jakość gleby, a tym samym jej odporności na zmianę klimatu.

Międzyplony także w tym przypadku są pewnym remedium. Badania pokazały, że mogą o ok. 25% podnieść ilość mikroorganizmów glebowych, o ok. 20% ich aktywność i o ok. 2,5% ich różnorodność (w porównaniu do „gołego pola”). Choć potencjalnie międzyplony mogą obniżać o kilka % plon głównej uprawy, to naukowcy wskazują, że można temu przeciwdziałać dobierając odpowiednie gatunki roślin, w zależności m.in. od rodzaju gleby i warunków klimatycznych, co może wręcz zwiększyć plon główny o ok. 10% (Smith i Olesen, 2010, Paustian K. i in., 2016, Schmidt i in., 2018, Abdalla i in., 2019, Baveye i in., 2020, Kim i in., 2020).

Kluczowa w temacie emisji N₂O jest oczywiście gospodarka nawozowa. Dawki powinny być dostosowane do typu gleby, wymagań roślin itp. i wyliczane bardzo skrupulatnie dla wszystkich składników odżywczych. Oprócz korzyści środowiskowych przynosi  to też oczywiście  korzyści finansowe  dla  rolnika. Badania pokazują, że w  przypadku ograniczania strat azotu z pól istotne są także inne czynniki np. moment aplikacji (faza wzrostu rośliny), gdzie nawet kilka dni może mieć wpływ na sumaryczne emisje N₂O z pola. Dodatkowo odtwarzanie lub tworzenie terenów podmokłych, które poprawiają retencję wody na terenie gospodarstwa pozwala zmniejszać odpływ składników odżywczych do wód, co ogranicza ich eutrofizację (McLellaan i in., 2018). 

Coraz więcej czynników przemawia za koniecznością odchodzenia od stosowania nawozów mineralnych. Są to m.in. wyczerpywanie zasobów (nieodnawialnych) fosforytów potrzebnych do produkcji nawozów fosforowych czy zanieczyszczanie gleby i wody, w tym zbiorników podziemnych, prowadzące min. do zagrożenia zdrowia ludzi poprzez większą mobilność metali ciężkich w glebie.  (Cordell i White, 2011, Khan i in., 2018)

Tak jak inne działania, które wpływają na ograniczenie emisji rolniczych (np. siania międzyplonów), również poprawa sposobu aplikacji nawozów pozwala na jednoczesne uzyskanie korzyści różnego rodzaju. Możliwe jest jednoczesne obniżenie kosztów prowadzenia gospodarstwa, utrzymanie lepszego stanu gleby (np.: poprzez ograniczenie jej zakwaszania) – co jest istotne z punktu widzenia adaptacji do zmiany klimatu- a także obniżenie emisje gazów cieplarnianych z pól. Odpowiednie techniki rolnicze mogą więc odegrać nie tylko rolę w  zmniejszaniu tempa globalnego ocieplenia, ale także przekształcić rolnictwo w bardziej ekonomiczne, odporne i zrównoważone rolnictwo przyszłości. 

Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna: prof. Paulina Kramarz

The post Z pól do morza – nawozy a środowisko i klimat appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Szymon Bujalski: Każdy kraj może być samowystarczalny żywnościowy?

Prof. Paulina Kramarz, Instytut Nauk o Środowisku Uniwersytetu Jagiellońskiego, serwis Nauka dla Przyrody: Żyzny Półksiężyc [obejmuje głównie kraje Bliskiego Wschodu oraz część Egiptu i Turcji] jest przykładem miejsca, gdzie obecnie prawie nie da się uprawiać żywności. A przecież to obszar, w którym w ogóle zrodziło się rolnictwo, bo – jak sama nazwa wskazuje – był bardzo żyzny. Między innymi z powodu zmiany klimatu doszło tam jednak do pustynnienia, co doprowadziło do jednej z pierwszych wojen klimatycznych. Niemożność uprawiania żywności spowodowała migracje ludności z wsi do miast, a w rezultacie ich bardzo duże przegęszczenie, które było jednym z powodów Arabskiej Wiosny i potem wojny w Syrii.

Z drugiej strony, jeżeli temperatura i wilgotność na to pozwalają, istnieją metody umożliwiające uprawy nawet w trudnych rejonach. To metody stosowane przez wieki, do których teraz częściowo się wraca.

Takie jak?

Jak choćby agroekologia.

Czyli?

Często nazywam agroekologię rolnictwem ekologicznym z dodatkiem społecznym. Są to takie metody wytwarzania żywności, które opierają się na doświadczeniu i wiedzy rolników, ale obecnie również na najnowszej wiedzy, choćby na temat funkcjonowania gleby czy organizmów, które mogą zastąpić pestycydy i nawozy sztuczne. Agroekologia to także wytwarzanie żywności lokalne i sezonowe. W taki sposób, by każda osoba miała dostęp do wystarczającej ilości dobrej jakości żywności, a osoby ją wytwarzające – żeby miały dobrą zapłatę. 

W aspekcie społecznym istotne jest też łączenie społeczności wytwarzających żywność, np. w sprawnie działające spółdzielnie, żeby odejść od praktyki, gdzie prawie każdy gospodarz ma swój park maszynowy. Kolejny element to łączenie wytwórców z konsumentami, m.in. poprzez kooperatywy społeczne i rolnictwo wspierane przez społeczność. W takim przypadku z góry płaci się rolnikowi za wytwarzanie żywności, obdarzając go zaufaniem. Gdy jednego produktu z jakiejś trudnej do przewidzenia przyczyny zabraknie, nie ma więc problemu, by zastąpić go innym. Czyli coraz większą rolę odgrywają nawzajem wspierające się wspólnoty.

Na czym polega ten ekologiczny sposób wytwarzania żywności?

Na danym terenie nie ma wielkoobszarowych monokultur, a jest wiele różnych upraw. Rośliny mogą rosnąć dokładnie na tym samym terenie, ale może to też być wiele poletek z różnymi uprawami poprzedzielanych miedzami czy zadrzewieniami. Nawet jak przyjdzie jakaś klęska – pożar, powódź, gradobicie – to przy dobrym ustaleniu upraw zawsze coś przeżyje. Zadrzewienia mogą powodować rozbicie coraz częstszych wichur i pomóc zatrzymać rozprzestrzenianie się pożarów. Trudno znaleźć też owada [pasożyta – przyp. red.] żerującego na dwóch uprawach, np. pszenicy i jabłkach. Tego rodzaju polikultury prowadzą więc do zwiększenia bezpieczeństwa żywnościowego, jednocześnie chroniąc przy tym bioróżnorodność. Z badań m.in. dr Adama Zbyryta wiemy, że na wschodzie Polski dzięki wolnemu wypasowi krów w urozmaiconym zadrzewieniami terenie jest więcej bocianów. Zapewne jest też więcej innych ptaków i owadów.

Jak agroekologiczne podejście przekłada się na efekty?

Badania pokazują, że jeżeli ludziom na Globalnym Południu [Ameryka Południowa, Ameryka Środkowa, Afryka, częściowo Azja – przyp. red.] pozwoli się na wytwarzanie żywności w oparciu o doświadczenie poprzednich pokoleń, znajomość terenu oraz uwarunkowań klimatycznych, to wydajność rolnictwa może być nawet o 93% wyższa niż w rolnictwie konwencjonalnym. Jest to możliwe również dlatego, że osoby te znają odmiany i gatunki lokalne. 

Niedawno w Scientific American pojawił się bardzo ciekawy artykuł na ten temat. Chodziło o metody agroekologiczne stosowane w Indiach w trakcie lockdownu. Przy odpowiednio dobranych roślinach i zwierzętach, które są źródłem nawozu, rolnicy radzili sobie naprawdę dobrze. Na niewielkiej powierzchni niecałych dwóch hektarów byli w stanie zapewnić żywność kilku tysiącom osób i nawet rozdawać ją na zewnątrz. Do tego w gospodarstwie pracowały i osoby z ludności rdzennej, i osoby należące kiedyś do kasty wykluczonych. 

Zdaję sobie sprawę, że ludzi bardzo trudno do tego przekonać. Są jednak dane pokazujące, że zwykły zabieg proekologiczny, który został wymyślony 1500 lat temu, powoduje wyższe plony i ich większą odporność na zmieniające się temperatury i wilgotność. Mam na myśli płodozmian.

Dlaczego jest tak skuteczny?

W jednym miejscu nie hoduje się cały czas tej samej rośliny, więc gleba nie wyjaławia się tak bardzo. I tyle wystarczy. Jeśli do tego wprowadzi się tzw. międzyplony, czyli uprawy innych roślin przed i po głównej uprawie, możemy dodatkowo zyskać „zielone nawozy”.

Czyli?

To np. rośliny motylkowe, które mają w swoim układzie korzeniowym symbiotyczne bakterie wiążące azot. Do tego sprawiają, że gleba nie jest cały czas wystawiona na wysychanie, a więc chronią ją.

Jaki potencjał drzemie w agroekologii?

Przede wszystkim musimy zacząć oszczędzać, również energię. Rolnictwo jest jedną z dziedzin, gdzie można jej zaoszczędzić mnóstwo. W rolnictwie konwencjonalnym praktycznie do każdej czynności używa się jakiejś maszyny na olej napędowy, które są w każdym większym gospodarstwie. Jeśli nie stosujemy nawozów sztucznych i chemicznych środków ochrony upraw, odpadają nam fabryki, maszyny z nimi powiązane, bo nie ma potrzeby ich produkcji. Nie ma też potrzeby wydobywania surowców do ich produkcji, m.in. metanu.

W agroekologii w ogóle nie ma maszyn?

Jeżeli mamy niewielkie gospodarstwa albo nieduże poletka, to trudno używać na nich wielkoskalowe maszyny rolnicze jak kombajny. Na pewno nie w tak dużym zakresie. W pozytywnie ekstremalnym podejściu do agroekologii, jakim jest permakultura [samoregulujący się system rolniczy wzorowany na ekosystemach naturalnych -przyp. red.], dobrze ustawiony system praktycznie nie wymaga nakładów pracy. Wystarczy odpowiednie poukładanie interakcji między roślinami, opartej na wiedzy biologicznej i doświadczeniu, oraz połączenie upraw z hodowlą zwierząt, co wspomaga nawożenie gleby. Otrzymujemy wówczas coś na kształt zamkniętego systemu, w którym rośliny nawzajem się chronią (z pomocą dobrze funkcjonującej gleby) i wraz ze zwierzętami wytwarzają żywność. W ten system, zresztą podobnie jak w agroekologii, włączony jest również człowiek – jako jeden z konsumentów, ale i producent nawozów naturalnych.

Permakultura może być stosowana na dużą skalę?

Nie znam danych na temat wielkoskalowych permakultur, ale jednym z przykładów jest 15-hektarowe gospodarstwo w Belgii, które nadwyżki żywności sprzedaje. Z tyłu głowy cały czas musimy też mieć złą organizację i nadmiar wytwarzanej żywności. 

Wróćmy więc do tej lokalności i jej znaczenia dla całego, globalnego systemu wytwarzania żywności. Mało kto wie, ale większość kupowanych w Polsce róż pochodzi z Kenii. Zamiast żywności uprawia się tam kwiaty m.in. dla Europy. Musimy skończyć z takimi fanaberiami i oddać tereny dzikiej przyrodzie albo ludności lokalnej do produkowania żywności na swoje potrzeby. Nie może być tak, że pasza do hodowli zwierząt w Chinach czy Europie jest uprawiana w kompletnie innej części świata.

Dobrym przykładem jest też awokado – wydawałoby się świetny zamiennik mięsa, bo jest dobrym źródłem substancji odżywczych. Byłoby w porządku, gdyby raz na jakiś każdy mógł je sobie zjeść. Ale tylko z powodu rosnącej popularności na Globalnej Północy, jego uprawy zamieniły się w ogromny przemysł, pod który wycina się dżungle, a ludom rdzennym zabiera się tereny, na których do tej pory żyły. Kolejny przykład to komosa ryżowa. Pochodzi z Ameryki Południowej, gdzie była bardzo popularnym pożywieniem. Obecnie uprawia się ją tam masowo, znów dla Globalnej Północy, przez co robi się za droga dla miejscowej ludności. Albo produkcja białka roślinnego. Przerabia się coś, co można jeść bez przerabiania, by zrobić kiełbaskę zapakowaną dodatkowo w masę plastiku.

Czy będzie to kiełbaska z białka grochu, czy groszek konserwowy i tak zapakować go trzeba.

Chodzi o to, by pakować produkty tylko wtedy, gdy to konieczne. Nie wymyślajmy co raz to nowych sposobów na zapakowanie czegoś w plastik.

Niektórzy tłumaczą, że kupują co raz to nowe rzeczy – na przykład dania gotowe – bo nie mają czasu gotować albo nie lubią.

I tu dochodzimy do kolejnej rzeczy, czyli ekonomii ekologicznej. Różne badania pokazują, że gdy pracujemy mniej dni w tygodniu, jesteśmy bardziej wydajni, bardziej szczęśliwi i podejmujemy działania bardziej korzystne dla środowiska, ale emitujemy też mniej gazów cieplarnianych (choćby z powodu ograniczonego przemieszczania się). 

Niektóre osoby, jak np. prof. Ewa Bińczyk, proponują, byśmy pracowali trzy dni w tygodniu i mieli dwa miesiące urlopu. Mielibyśmy wtedy znacznie więcej czasu, by odpocząć, zajmować się hobby czy właśnie gotować. Moglibyśmy też więcej gotować wspólnie, spożywać razem posiłki, bo obecnie trochę zapomnieliśmy, że to coś, co bardzo mocno sprzyja budowaniu relacji międzyludzkich. Ci, którzy nie lubią gotować, mogliby zaś korzystać np. z sieci niedużych knajpek na każdym osiedlu, dostępnych spacerem z domu – ze zdrową żywnością, z towarzystwem innych ludzi.

Dlaczego lokalność jest tak ważna?

Z jednej strony chodzi o emisje związane z jej transportem. Ale bardzo ważne jest też to, że dochodzi do przerwania połączeń w ekosystemach. W normalnym ekosystemie zwierzęta zjadają rośliny, wydalają odchody, a jak umrą, ich ciała rozkładają się w danym ekosystemie. Rośliny dzięki mają dostęp do substancji odżywczych, z których (z udziałem dwutlenku węgla i energii słonecznej) wytwarzają swoje tkanki, zjadane przez inne organizmy. I wszystko się kręci w obiegu materii i energii. Obecnie mamy kompletne rozerwanie połączeń, które powinny być podstawą w wytwarzaniu żywności w systemie gospodarki cyrkularnej, na którą musimy przestawić właściwie całą naszą cywilizację.

Mięso krowy hodowanej w systemie ekologicznym będzie znacznie mniej szkodliwe dla środowiska? 

Chcę podkreślić: nie chodzi o to, żebyśmy hodowali tyle krów, ile obecnie, lecz o maksymalne ograniczenie chowu zwierząt. A jeżeli już je hodujemy, to róbmy to w sposób przyjazny dla środowiska i z maksymalnym zapewnieniem dobrostanu. W Niemczech są naciski, by zacząć hodować świnie w wolnym chowie, bo w systemie zamkniętym mają bardzo złe warunki. Ale jeśli będzie to wolny chów przy tej samej skali, to się nie pozbieramy –-nie ma na to miejsca na Ziemi. To w ogóle nie wchodzi w grę.

Wracając do pytania, są badania pokazujące, że jeśli krowy są hodowane w systemie agroleśnictwa (wielogatunkowe łąki z zadrzewieniami) i nie są karmione wysokobiałkowymi paszami, produkują znacznie mniej metanu.

O ile?

Znane mi dane z Kolumbii pokazują, że o około 70% mniej w przeliczeniu na hektar. Czyli naprawdę dużo. Poza tym system agroleśny – jakkolwiek okropnie to nie zabrzmi – jest bardziej wydajny. W tym sensie, że większe przyrosty masy oraz większą ilość mleka uzyskuje się z mniejszej powierzchni w porównaniu do hodowli przemysłowych (pamiętajmy, że w tych ostatnich zwierzęta albo całkowicie, albo częściowo są karmione paszą uprawianą/wyprodukowaną w innym miejscu).

A więc wykorzystujemy mniejszą powierzchnię, powstaje znacznie mniej metanu, tworzy się bardziej różnorodne środowisko. Taka hodowla też wspomaga regenerację gleby. To da się zrobić. Jest prawie niemożliwe, żebyśmy jako ludzkość przestali jeść mięso. Musimy jednak drastycznie ograniczyć i hodowlę, i konsumpcję. Wtedy tak produkowane mięso, jeśli ktoś chce już je zjeść, powinno być rarytasem. Podobnie awokado.

Co to znaczy „drastycznie”?

Spróbujmy odwrócić proporcje. Obecnie 77% powierzchni rolnych przeznaczanych jest na wszystko, co wiąże się z hodowlą zwierząt. Jednocześnie produkcja ta zaspokaja zaledwie 17% zapotrzebowania energetycznego ludzkości. Przy odwróconych proporcjach żywność roślinna wystarcza dla ponad 20 miliardów ludzi… Czyli na tak prostym przykładzie widać, ile terenów moglibyśmy oddać dzikiej przyrodzie – nawet zakładając, że będzie nas 10 mld.

Przyjmijmy, że chcemy odwrócić proporcje, o których pani wspomniała. Co dalej warto zrobić?

W pierwszej kolejności zamknijmy wszystkie fermy przemysłowe. Nie tylko wiążą się z ogromnym cierpieniem zwierząt, ale to również czyste marnotrawstwo zasobów naszej planety. Skoncentrowany chów zwierząt sprawia, że są one mniej odporne np. na choroby – zwłaszcza, że najczęściej hoduje się jedną odmianę, przez co zróżnicowanie genetyczne jest bardzo małe. No i duże zagęszczenie ułatwia rozprzestrzenianie się chorób, co już po doświadczeniach obecnej pandemii dobrze wiemy. Do tego, gdy przychodzi jakaś klęska – wojna, pożar, epidemia – tysiące, setki tysięcy, a nawet milionów zwierząt giną. 

Kiedy w kilkutysięcznej fermie zachoruje tylko parę świń, zabija się wszystkie. A zwierzęta te wcześniej zostały przecież czymś nakarmione. Na przykład – kura, żeby przyrosnąć o 1 kg, musi zjeść około 3 kg paszy. Zabijając i „utylizując” ją, tracimy nie tylko kurę (która wówczas nie jest pożywieniem), ale wszystko to, co zostało użyte do jej wyhodowania. Obecnie trwa epidemia ptasiej grypy, w tamtym roku Polskę obiegła wiadomość o „utylizacji” dziesiątków milionów ptaków w województwie mazowieckim. Proszę policzyć ile milionów ton paszy, którą karmiono te kury się zmarnowało. Przy czym przemysłowy chów zwierząt działa na prąd, pojawiają się również ogromne problemy z zanieczyszczeniem środowiska pochodzącym z gnojowicy w postaci m.in. emisji podtlenku azotu, zanieczyszczenia wód i gleb. 

Na razie takie fermy nie są jednak zamykane, a dotowane. Niestety, Unia Europejska dalej przyznaje najwięcej największym gospodarstwom, bo wielkość dopłat zależy od posiadanej liczby hektarów i zwierząt, a nie np. od jakości wytwarzanej żywności. W ten sposób dotowane jest wielkoskalowe, przemysłowe rolnictwo. 

Plus wspominane przeze mnie przenoszenie kosztów środowiskowych do innych krajów, gdzie np. uprawia się rośliny na paszę. Ceny mięsa czy nabiału są przez to niższe, od wielu roślinnych produktów wysokobiałkowych (np. fasoli), co powoduje, że ludzie zamiast kupować roślinne produkty, wybierają mięso. Dotacje sprawiają też, że te pozornie tanie produkty są eksportowane, powodując likwidację hodowli w innych państwach. Dlatego na dzisiaj nawet rolnictwo ekologiczne, które jeszcze nie oznacza agroekologii, jest mało konkurencyjne. 

Rolnikom wytwarzającym żywność lepszej jakości bardzo trudno jest konkurować z niskimi cenami żywności wytwarzanej przemysłowo. To podstawowy problem. I bardzo niepokojące jest to, że w związku z wojną w Ukrainie niektóre środowiska chcą zmienić zapisy Zielonego Ładu, zgodnie z którymi co najmniej 25% gospodarstw rolnych w Europie powinno być ekologiczne. W Polsce to dziś zaledwie 3% gospodarstw.

Co jeszcze warto zmienić?

Trzeba zapewnić rolnikom i rolniczkom lokalne rynki. Tak, by mieli zagwarantowane, że za dobrą cenę sprzedadzą żywność u nas w kraju. Nie skupiajmy się na eksporcie, tylko na wytwarzaniu żywności dla lokalnych społeczności. Eksport żywności powinny być minimalny. Tymczasem dziś na fermach przemysłowych dochodzi do takiej skali nadprodukcji, choćby wspominanych kur, że ich właściciele niemal się proszą, aby znaleźć im rynek zbytu. 

Można więc powiedzieć, że chodzi o proste do wyobrażanie rzeczy, które w naszym świecie wprowadzić jest jednak bardzo trudno.

Jakie widzi pani największe przeszkody na drodze?

Co tu dużo mówić: lobbing koncernów. To za nim idzie tak duży opór środowiska rolniczego przed zmianami. Dlatego to, co możemy zrobić jako społeczeństwo, to przede wszystkim rozmawiać ze sobą. Być w dialogu ze środowiskami rolniczymi, a nie obwiniać je za to, co się dzieje.

Postulaty agroekologii zakładają zresztą, by nie unikać polityki. Inne dotyczą podkreślenia roli kobiet i młodych ludzi. Dlaczego to tak ważne?

W przypadku młodych ludzi chodzi o to, że wieś się starzeje. Z powodu uprzemysłowienia rolnictwa w całej Europie zniknęło 10 mln gospodarstw rolnych, a w Polsce w ostatnich 10 latach – ok. 190 tys. Młodzi nie chcą zostawać na wsi. M.in. dlatego, że ceny skupu są tak niskie, że bardzo często nie pokrywają nawet kosztów produkcji. Stąd też może to prowadzić do konieczności zwiększania liczby zwierząt hodowlanych, co oznacza więcej pracy. Jest więc dużo pracy, a zarobki są bardzo niepewne. 

Jeśli doprowadzimy do starzenia się i wyludniania wsi, co w Europie i Polsce ma miejsce na masową skalę, skończymy z gigantycznymi fermami i uprawami mniej lub bardziej obsługiwanymi maszynowo i elektronicznie. Ale to będzie miało bardzo krótkie nogi – bo przypominam, musimy oszczędzać energię, bez względu na jej źródło. Młodym trzeba więc umożliwić zmiany, pomóc im w tym. Jeśli zmienią się warunki pracy, bycie rolnikiem czy rolniczką nie musi oznaczać niekończącego się stresu i niepewności. Są również badania pokazujące, że wytwarzanie żywności dobrej jakości bardzo pozytywnie wpływa na psychikę osoby, która się tym zajmuje. To w sumie logiczne. Gdy robisz coś dobrej jakości i wiesz, że sprawi to komuś przyjemność, cieszysz się z tego. Jesteśmy przecież gatunkiem społecznym, nie wszyscy chcą się pozabijać i wykorzystywać innych.

Jeżeli chodzi o kobiety, to u nas tego problemu za bardzo nie widać. Ale perspektywa Globalnej Północy to jakieś 2 mld osób. Cała reszta to Afryka, Ameryka Południowa, Azja, gdzie kobiety są głównymi osobami zaangażowanymi w wytwarzanie żywności. Stąd konieczność ich docenienia.

Zresztą choć u nas rolnictwo zrobiło się męskim zajęciem, zasługi kobiet są ogromne. Mam na myśli coś, czego często nie widać: darmową pracę kobiet. Nawet jeżeli nie wszystkie jeżdżą traktorami, to nie znaczy, że nie pracują. Opiekują się dziećmi i osobami starszymi, wykonują prace domowe, gotują itd. Przyjmuje się to za oczywiste, a przecież bez tego obecny system ekonomiczno-społeczny nie byłby w stanie funkcjonować.

Dlaczego z perspektywy agroekologii potrzebna jest hodowla zwierząt?

Nie tylko z perspektywy agroekologii, ale po prostu z perspektywy wytwarzania żywności przyjaznego środowisku. Dążymy przecież do gospodarki cyrkularnej, a w rolnictwie do naśladowania ekosystemów naturalnych, których częścią są zwierzęta roślinożerne. W ekosystemie pierwszym składnikiem jest tzw. produkcja pierwotna, czyli rośliny. Kolejne elementy to wszystkie organizmy, które na nich żerują oraz na sobie nawzajem – roślinożercy, drapieżniki, ale i wszelkiego rodzaju pasożyty i organizmy żywiące się martwą materią organiczną. Można zobrazować to w postaci koła obiegu materii i energii znanego wszystkim ze szkoły, ale to oczywiście bardzo skomplikowana sieć.

Dlatego też zaledwie ułamek potomstwa każdego organizmu przeżywa do dorosłości. Jest też tak w przypadku zwierząt roślinożernych – są po prostu pokarmem dla innych organizmów. Podobnie powinien funkcjonować ekosystem rolniczy. Zwierzęta roślinożerne lub wszystkożerne (jakimi są choćby świnie) żywią się roślinami, dla nas np. niestrawnymi jak trawy, resztkami po plonach, resztkami jedzenia. Jeżeli są chowane i hodowane z zachowaniem dobrostanu, ich odchody są świetnym nawozem naturalnym i mają bardzo duże właściwości glebotwórcze. Nie tylko dają więc substancje odżywcze roślinie, ale i wzbogacają warstwę próchniczą, tworząc glebę.

I nie można tego obiegu materii zapewnić w taki sposób, by nie zabijać zwierząt?

Niektóre osoby przekonują mnie, że da się to zrobić bez zwierząt, bo istnieją np. gnojówki roślinne albo kompost. Na niewielką skalę na pewno. Ale choćby w przypadku Polski musimy pamiętać, że większość gleb jest słabej jakości, do tego postępuje degradacja gleb spowodowana uprzemysłowieniem rolnictwa.

Kolejnym problemem są susze. Zdegradowane gleby, pozbawione warstwy organicznej, praktycznie nie zatrzymują wody. A właściwie prowadzony chów i hodowla zwierząt pozwala przywrócić, a potem utrzymać dobrą jakość gleby – z pożytecznymi mikroorganizmami, z substancjami odżywczymi dla roślin, z warstwą organiczną. Takie gleby zatrzymują nawet gwałtowne opady, podobnie jak naturalne ekosystemy leśne czy łąkowe. Zresztą te ostatnie bardzo często są tworzone właśnie przez roślinożerne zwierzęta. W przyrodzie większość ich potomstwa nie dożywa dorosłości, giną też dorosłe osobniki, zabijane przez inne organizmy – zwierzęta, pasożyty. 

Rezygnacja z zabijania ma przede wszystkim wymiar etyczny, który w pełni rozumiem. Ale jednocześnie, jako biolożka, nie mogę zaprzeczyć istnieniu śmierci, ale i okrucieństwa w przyrodzie. Przyroda nie jest ani dobra, ani zła, nasz gatunek zaś z pewnością mógłby ograniczyć i cierpienie, i zabijanie nie tylko innych gatunków, ale również swojego własnego. To, że tak się nie dzieje – cóż, jednym z powodów jest również uprzemysłowienie rolnictwa, w tym fermy przemysłowe. Żeby to zmienić, musimy zacząć ze sobą rozmawiać, a nie okopywać się w swoich poglądach, co prowadzi nie do merytorycznej dyskusji, a kłótni i awantur. Ku satysfakcji i zyskom najbogatszych, zarabiających na coraz to nowych podziałach w społeczeństwach. 

Rozmawiał Szymon Bujalski

Dr. hab. Paulina Kramarz – profesora nadzwyczajna Uniwersytetu Jagiellońskiego w Instytucie Nauk o Środowisku, jest współautorką publikacji dotyczących ekologii bezkręgowców lądowych, z czego część dotyczy ekotoksykologii, upraw GMO oraz biologicznej ochrony upraw. Obecnie zajmuje się przede wszystkim aspektami ewolucyjnymi i ekologicznymi fizjologii owadów oraz popularyzacją nauki. Współpracuje z organizacjami pozarządowymi oraz ruchami oddolnymi. Współtworzyła i współprowadzi portal popularnonaukowy Nauka dla Przyrody.

The post Na czym polega agroekologia i jak pomaga chronić klimat? Wyjaśnia prof. Paulina Kramarz appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Żyzna gleba o odpowiedniej strukturze to podstawa dobrych plonów, jednak jej właściwości mają także wpływ na ilość emitowanych (głównie podtlenku azotu) lub pochłanianych przez nią gazów cieplarnianych (dwutlenku węgla). Zasadniczą rolę odgrywają tutaj mikroorganizmy, które przekształcają materię organiczną oraz substancje mineralne (azot). Na skład gatunkowy i aktywności mikrobiomu glebowego wpływają m.in. zabiegi agrotechnicze. Dzieje się to zarówno bezpośrednio (np. fungicydy oprócz grzybów chorobotwórczych zabijają także pożyteczne gatunki) jak i pośrednio (np. ujednolicanie struktury gleby przez nadmierne zagęszczanie w wyniku przejazdów maszynami rolniczymi powoduje zmniejszanie ilości nisz dostępnych dla mikroorganizmów).

Mikroorganizmy są także wrażliwe na różne czynniki środowiskowe. Przykładowo w wyższej temperaturze, przy odpowiednich warunkach wilgotnościowych, stają się bardziej aktywne, a to przekłada się bezpośrednio na bilans wymiany CO₂, CH₄ i N₂O (produkty i substraty ich metabolizmu) pomiędzy glebą a atmosferą. Biorąc pod uwagę, że gleby to największy lądowy magazyn organicznego węgla (w warstwie do 1 m głębokości zawierają ok. 1500 GtC, czyli ok. dwa razy więcej niż atmosfera) wartość tego bilansu, zależna od składu gatunkowego mikrobiomu i jego aktywności, ma duże znaczenie, a zwiększenie glebowego magazynu nawet o kilka procent mogłoby zdecydowanie wpłynąć na ograniczanie tempa  wzrostu  temperatury atmosfery .

Próchnica vs. erozja

Od początków naszej cywilizacji do tej pory w wyniku „oddychania gleb” (de facto glebowych mikroorganizmów) do atmosfery trafiło ok. 40-70 Gt węgla. W XXI w. tempo jego uwalniania wzrosło wraz z intensyfikacją rolnictwa. To, wraz z innymi procesami (np. wynikającymi z erozji, , doprowadziło do utraty przez gleby uprawne 20-60% zawartego w nich węgla organicznego (w stosunku do czasów przedprzemysłowych, przed rozwojem rolnictwa). Prognozy na XXI w. pokazują, że ten trend może być kontynuowany, w najbardziej pesymistycznych scenariuszach prowadząc do dalszego zmniejszenia glebowego magazynu nawet o 37 GtC (co oznacza uwolnienie  ok. 133 Gt CO₂). Zapobieganie tym stratom ma duże znaczenie dla klimatu, ale także dla rolnictwa, gdyż gleba z mniejszą zawartością materii organicznej ma gorsze właściwości: ma mniej składników odżywczych dla roślin oraz dużo słabiej „zatrzymuje” wodę, co w rezultacie zmniejsza jej odporność na susze a zwiększa ryzyko lokalnych powodzi (woda szybciej spływa, zamiast pozostawać w glebie). 

Do zmniejszania ilości próchnicy (czyli rozkładających się w glebie szczątków organicznych) przyczyniają się różne tradycyjne formy uprawy, takie jak głęboka orka. Bezpośrednim powodem jest jednak erozja, na skutek której gleba jest zwiewana bądź spłukiwana z pola. W jej wyniku ponad 900 mln ton gleby znika co roku z europejskich pól, a tempo utraty jest ok. 1,5-2 razy większe od tempa ich formowania.  W USA, w tzw. pasie kukurydzianym, ponad 1/3 pól (ok. 40 mln ha) całkowicie utraciło wierzchnią, bogatą w materię organiczną warstwę gleby, co doprowadziło do spadku plonów soi i kukurydzy o ok. 6% (Paustian K. i in., 2016, raport IPCC Climate Change and Land, 2019, Panagos P. i in., 2020, Lei J. i in., 2021, Thaler i in., 2021). 

Długi cień erozji gleb

Większość cząsteczek wypłukiwanych z gleby gromadzi się tuż obok pól, ale około 15% dostaje się do rzek i dalej do oceanów. Organiczny węgiel trafia w tym przypadku głównie do ekosystemów na wybrzeżach mórz takich jak lasy namorzynowe, marsze (bagna) czy łąki podmorskie. Są to naturalne magazyny, stabilne w długim terminie. Jednak wycinka, osuszanie czy niszczenie w wyniku zmiany warunków naturalnych powoduje uwalnianie nagromadzonego w nich węgla organicznego: globalnie jest to nawet ok. 1 GtC rocznie. 

Cząsteczki gleby zwiewane z pól uprawnych są także źródłem unoszącego się w atmosferze pyłu, inaczej – aerozolu. Szacunki na podstawie zdjęć satelitarnych wskazują, że erozja gleb odpowiada za ok. 1/4 światowych emisji pyłów. W zależności od rodzaju cząsteczek wchodzących w skład aerozolu, mogą one absorbować albo rozpraszać promieniowanie podczerwone, a także służyć jako jądra kondensacji dla chmur. Emisje pyłu mogą więc wpływać na mikrofizyczne właściwości chmur, czas ich trwania czy wielkość opadów (raport IPCC Climate Change and Land, 2019, Panagos P. i in., 2019, Panagos P. i in., 2020, Lal 2020). 

Ochrona gleb przed erozją ma w związku z tym znaczenie nie tylko bezpośrednio dla gospodarstw rolnych ale także dla klimatu, tym bardziej, że IPCC szacuje, że lepsze działania w tym zakresie pozwoliłyby uniknąć rocznie emisji netto w wysokości 1,36–3,67 GtCO₂. Zmniejszenie erozji można osiągnąć m.in. poprzez wysiewanie międzyplonów czy ściółkowanie, gdyż w największym stopniu jest na nią narażona  odsłonięta gleba. 

Choć materia organiczna wypłukana/wywiana z pól trafia ostatecznie w inne miejsca, nie ma to żadnego znaczenia w przypadku rolnictwa. Może jedynie ewentualnie rekompensować te straty w ogólnym, „środowiskowym” rozrachunku. Warunkiem jednak jest to, by miejsca, gdzie jest nagromadzona, pozostały nienaruszone. W wielu przypadkach jest to trudne, np. bagna są osuszane pod pastwiska, a lasy namorzynowe w Azji są coraz częściej likwidowane aby tworzyć akwakultury (raport IPCC Climate Change and Land, 2019). 

Jak ograniczać erozję i wspomagać gromadzenie węgla w glebie?

Szczegółowe rozpatrywanie wpływu różnych praktyk rolniczych na emisje gazów cieplarnianych jest o tyle istotne, że IPCC uznaje sekwestrację węgla przez gleby pól i pastwisk za jedną z trzech najważniejszych opcji mitygacji (ograniczania) emisji jeśli chodzi o działania związane z zarządzaniem terenami. Dwie pozostałe to zalesianie/odtwarzania lasów i BECCS. Działania te mają potencjał techniczny* ograniczenia globalnych emisji do 2050 roku odpowiednio o: 0,4-8,6 GtCO_2e rocznie, 0,5-10,1 i 0,4–11,3. Żeby gleby mogły jednak służyć jako „pochłaniacz” gazów cieplarnianych konieczne mogą być zmiany w sposobach uprawy gleby. (zobacz też: 3 pytania o BECCS) (Panagos P. i in., 2016, Paustian K. i in., 2016, Panagos P. i in., 2019, raport IPCC Climate Change and Land, 2019, Baveye i in., 2020, Thaler i in., 2021).

Uprawa bezorkowa

Straty składników odżywczych na polu można zmniejszać poprzez ograniczenie orki czy zupełne jej zaniechanie (przy jednoczesnym zastąpieniu orki innymi metodami uprawy gleby). Taki sposób uprawy chroni zasoby węgla w glebie poprzez ograniczanie erozji. Korzystny efekt ochrony przeciwerozyjnej jest większy, gdy na polu pozostawione są resztki pożniwne w takiej ilości, by nie utrudniały przenikania wody w głąb gleby (mulczowanie). Pozostawianie nadmiernych ilości resztek pożniwnych na polu może spowodować pojawienie się pleśni w mulczu i w konsekwencji zwiększyć emisje gazów cieplarnianych do atmosfery (rozkład materii organicznej).  (Paustian K. i in., 2016, raport IPCC Climate Change and Land, 2019).

Międzyplony

Wysiewanie międzyplonów pozwala zapewnić przykrycie gleby i nie narażanie jej na działanie wysokiej temperatury która prowadzi do nadmiernej mineralizacji, ale także poprawiać jakość gleby i ograniczać  erozję.  Temperatura obniżana jest na skutek wyższej ewapotranspiracji – parowania wody z gleby i roślin (uwalnianie jej z aparatów szparkowych). Niższa temperatura gleby oznacza spowolnienie procesów rozkładu materii organicznej w glebie, a tym samym „ucieczki” z niej węgla (w postaci CO₂ i CH₄).

Wysiewanie międzyplonów pozwala zapewnić przykrycie gleby i nie narażanie jej na działanie wysokiej temperatury która prowadzi do nadmiernej mineralizacji, ale także poprawiać jakość gleby i ograniczać  erozję.  Temperatura obniżana jest na skutek wyższej ewapotranspiracji – parowania wody z gleby i roślin (uwalnianie jej z aparatów szparkowych). Niższa temperatura gleby oznacza spowolnienie procesów rozkładu materii organicznej w glebie, a tym samym „ucieczki” z niej węgla (w postaci CO₂ i CH₄).

IPCC szacuje, że globalny potencjał międzyplonów, jeśli chodzi o sekwestrację węgla, to ok. 0,12 GtC rocznie, a obsianie nimi 1/4  ziemi uprawnej na świecie ma według wyliczeń Kaye i Quemady potencjał mitygacyjny ok. 0,6 Gt CO_2e rocznie. 

Wysiewanie międzyplonów przynosi także bezpośrednie korzyści dla gospodarstwa. Przedstawione w zacytowanej wyżej pracy badania przeprowadzone w Hiszpanii pokazały, że obsianie pola trawą (np. życicą) lub motylkowatymi zmniejszyło – w porównaniu do nieobsianych pól – spływ wody z pola w czasie wiosny i jesieni nawet 2,5 raza. Poprawa struktury gleby uzyskana w trakcie eksperymentu dzięki międzyplonom pozwalała na utrzymanie korzystnych warunków wodnych także w trakcie wzrostu uprawy głównej, a wpływ ten był coraz bardziej widoczny z roku na rok. W przypadku suchych wiosen międzyplony były niszczone, aby transpiracja nie zmniejszała zasobów wodnych w glebie dla uprawy głównej, a pozostawione na polu resztki ograniczały dodatkowo parowanie z gleby. Można spodziewać się, że takie korzyści będą  widoczne również w przypadku pól znajdujących się w innych regionach świata. 

Siew międzyplonów z gatunków z  rodziny krzyżowych (kapustowatych np. rzepak) o dużym, głębokim systemie korzeniowym, jest też korzystne w przypadku bardzo zagęszczonych gleb (np. ze względu na używanie ciężkiego sprzętu rolniczego), gdyż „rozluźnia” ich strukturę i pozwala roślinom plonu głównego korzystać z głębiej położonych zasobów wody. Resztki międzyplonów pozostawiane na polu czy zaorywane służą także jako „zielony” nawóz wzbogacający ją w materię organiczną czy – w  przypadku roślin z rodziny motylkowatych – także azot. 

Międzyplony pozwalają więc osiągać szereg korzyści, w tym takich, które pozwalają lepiej adaptować gospodarstwo do zmiany klimatu. Jest to także działanie mitygacyjne mogące zwiększać zawartość węgla organicznego w glebie niskim kosztem, a nawet w jakimś stopniu generować zyski dla rolników (poprzez np.: nasiona czy paszę z zebranego międzyplonu) (Smith i Olesen, 2010, Aguilera i in., 2013, Kaye i Quemada, 2017, Singh i Singh, 2017, Abdalla i in., 2019, raport IPCC Climate Change and Land, 2019, Demenois i in., 2020). 

Rośliny wieloletnie w miejsce jednorocznych

Wśród działań, które mogłyby pomóc w lepszych gromadzeniu węgla organicznego przez gleby, IPCC wskazuje również zmianę uprawianych roślin – z jednorocznych na wieloletnie, które mają głębszy system korzeniowy i nie wymagają corocznych zabiegów w postaci orki. I nie chodzi tu tylko o zastępowanie np. zbóż krzewami owocowymi, ale o nowe gatunki i odmiany znanych roślin. Przykładem jest wieloletni ryż, który ma plony podobne do najlepszych odmian jednorocznych uprawianych w prowincji Yunnan. Prowadzone są też prace nad wieloletnim gatunkiem perzu, produkującym ziarno podobne nieco do pszenicy a nazywane „kernza”. Choć na ten moment te rośliny mają niższe plony od pszenicy, to może się to zmienić w wyniku selekcji hodowlanej. Uprawa roślin wieloletnich może zmniejszyć ilość koniecznych zabiegów agrotechnicznych (co przekłada się np. na mniejszą ilość paliwa zużywaną w  gospodarstwie), ale też ograniczyć erozję czy zwiększyć ilości azotu i wody zatrzymywanych w glebie (raport IPCC Climate Change and Land, 2019). 

Agroleśnictwo

Za pewną odmianę systemu rolnego, w którym stosowane są rośliny wieloletnie można uznać agroleśnictwo. Tutaj, oprócz związanej z obecnością drzew poprawy funkcji ekologicznych obszaru rolnego (np.  zwiększania zawartości węgla w  glebie czy ograniczania erozji) osiągane są także cele gospodarcze. Na przykład sadzone w państwach afrykańskich gatunki drzew z rodziny motylkowatych zwiększają zawartość azotu w glebie, co przynajmniej częściowo kompensuje brak nawozów  naturalnych. Co więcej, badania pokazały, że afrykańskie systemy agroleśne są trzecim największym magazynem węgla (po lasach pierwotnych i wieloletnich nieużytkach) na kontynencie. Drzewa tworzą także mikroklimat, który poprawia plony niektórych roślin np. kawy – chronią krzewy przed słońcem, łagodzą ekstrema temperaturowe, zwiększają wilgotność powietrza, zmniejszają temperaturę gleby. 

Systemy agroleśne pozwalają drobnym producentom afrykańskim lepiej zaadaptować się do zmiany klimatu, chociażby poprzez poprawę wysokości plonów, ochronę upraw przed uszkodzeniami przez wiatr czy wodę, dostarczanie paszy dla zwierząt lub nowych produktów (np. owoców) zwiększających zysk gospodarstwa. Wszystko to ma wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe lokalnych społeczności. 

Systemy agroleśne, gdzie hoduje się zwierzęta (sylwopastoralizm), jak np. hiszpańska dehesa, pozwalają jeszcze bardziej zróżnicować produkcję. Początki rozwoju dehesy sięgają kilku tysięcy lat wstecz i przetrwała ona w praktycznie niezmienionej formie do dziś. Te agrosystemy są zróżnicowane, wytrzymałe na niekorzystne warunki, wymagają małego nakładu finansowego, a dodatkowo są siedliskiem różnych dzikich gatunków zwierząt (Joffre i in., 1999, Smith i Olesen, 2010 Mbow i in., 2014, Kaye i Quemada, 2017, Singh i Singh, 2017, raport IPCC Climate Change and Land, 2019). 

Płodozmian, nawozy naturalne i biowęgiel

Innymi technikami, które pozwalają zwiększyć zawartość węgla w glebie jest odpowiedni płodozmian (czyli zmianowanie upraw w kolejnych latach), stosowanie nawozów organicznych (np. obornika, kompostu) oraz dodawanie do gleby biowęgla (biochar). W przypadku płodozmianu dodatkowymi korzyściami z rolniczego punktu widzenia są: zwiększanie jakości gleby (wpływ na jej strukturę) i poprawa plonów dzięki oddziaływaniu na krążenie składników odżywczych czy cykle życiowe szkodników. Obornik/kompost pozwala m.in. zwiększyć różnorodność mikroorganizmów glebowych i napowietrzenie gleby a przede wszystkim przyczyniać się do odbudowy materii organicznej gleby. Stosowanie nawozów organicznych może podnieść dwukrotnie zawartość węgla i azotu w glebie w ciągu 40 lat. 

Zastosowanie rolnicze biowęgla, wytwarzanego w wyniku pirolizy biomasy, mogłoby wedle ustaleń IPCC zmniejszyć antropogeniczne, roczne emisje dwutlenku węgla netto o 0,03–4,9 Gt. Duże niepewności wynikają m.in. z tego, że globalny efekt takiego działania jest słabo zbadany. Biowęgiel jest stosunkowo odporny na rozkład – jego mineralizacja zachodzi 10-100 razy wolniej niż nieprzetworzonej biomasy – co powoduje, że jest długotrwałym (dekady) magazynem węgla organicznego. Z tego względu jest wskazywany jako potencjalna technologia „ujemnych emisji” (czyli po prostu usuwania dwutlenku węgla z atmosfery). Gazy uwalniane w trakcie pirolizy biomasy mogą zostać użyte do produkcji ciepła lub elektryczności zastępując paliwa kopalne. 

Należy się jednak liczyć z tym, że jeśli technologia biowęgla jest wdrażana w sposób zrównoważony (np. produkcja biomasy potrzebnej do wytworzenia biowęgla nie konkuruje z uprawami żywnościowymi), jej potencjał mitygacyjny jest ograniczony: według szacunków mogłaby wtedy zmniejszyć emisje gazów cieplarnianych o 0,5–2 GtCO_2e rocznie. Klimatyczne zalety biowęgla mogą dodatkowo zostać zredukowane, jeśli np. jest on rozprowadzony na powierzchni jasnych gleb (zmniejszanie albedo). 

Z punktu widzenia rolnictwa zaletą biowęgla jest m.in. zmniejszenie wymagań dotyczących nawożenia azotowego (zwiększonemu biologiczne wiązanie azotu ogranicza straty związane z wymywaniem i utlenianiem) czy poprawa plonów szczególnie w przypadku gleb piaszczystych i kwaśnych tropikalnych (Paustian K. i in., 2016, Singh i Singh, 2017, raport IPCC Climate Change and Land, 2019). 

Zagrożony magazyn

Gleby nie mogą niestety gromadzić węgla w nieskończoność. W pewnym momencie osiągają coś w rodzaju „stanu nasycenia”, co oznacza spadek tempa sekwestracji do znikomego poziomu w bardzo krótkim czasie (kilka dekad). Jednak lepsze zarządzanie glebą mogłoby zrównoważyć w przeciągu 20-30 lat nawet 5-20% obecnych antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych, co pozwoliłoby „kupić” nam nieco czasu. Co więcej, inne niż CO₂  gazy mogą być pochłaniane przez gleby właściwie w nieskończoność.

„Glebowy magazyn” jest w dodatku cały czas zagrożony z powodu zmiany klimatu – wyższa temperatura może powodować nasilone oddychanie, w wyniku zmian w opadach może zwiększać się erozja. Dodatkowo intensywne techniki uprawy czy wypasu powodują stałą utratę  z niego węgla.

Na świecie ciągle jest także powiększany areał ziem rolnych kosztem naturalnych ekosystemów – magazynów organicznego węgla, takich jak lasy i torfowiska. Pochłanianie CO₂ przez rośliny uprawne posadzone na tych terenach nie jest w żaden sposób w stanie zrekompensować zniszczenia tych ekosystemów. Jest to szczególnie wyraźnie widocznie w przypadku torfowisk, gdzie ślad węglowy produktów pochodzących z upraw na osuszonych torfowiskach jest co najmniej kilka razy większy od podobnych produktów pozyskiwanych z upraw na glebach mineralnych. 

Ochrona naturalnych ekosystemów a rolnictwo

Niszczenie terenów podmokłych przyczynia się nie tylko do zwiększenia emisji CO₂ i N₂O z powodu rozkładu materii organicznej, ale także do zmiany stosunków wodnych w okolicy, co może nasilać negatywne skutki susz (patrz Bagna a klimat. Wysuszone torfowiska na świecie emitują 2 mld ton CO2 rocznie).

Zachowanie naturalnych terenów może więc wbrew pozorom przynosić korzyści z punktu widzenia rolnictwa. Oprócz zwiększania lokalnej retencji wody, takie obszary są także m.in. siedliskami pożytecznych owadów (zapylaczy czy drapieżników jedzących szkodniki). Tworzą również korzystny mikroklimat (chłodniej, bardziej wilgotno), a zadrzewienia chronią przed erozją. 

Na kontynencie afrykańskim lasy, ale także zadrzewienia w ramach systemów agroleśnych mogą mieć istotne znaczenie dla ograniczania susz, gdyż redukcja pokrywy roślinnej powoduje spadek ilości opadów poprzez system sprzężeń zwrotnych związanych z ewapotranspiracją i albedo (zobacz też: Podniebne rzeki: jak wylesianie wpływa na globalny cykl hydrologiczny) 

Usługi świadczone przez naturalne ekosystemy mogą więc wpływać na rentowność gospodarstwa. Dodatkowo mogą stać się elementem wspomagającym adaptację do zmiany klimatu np. służąc jako rezerwuar dzikich gatunków, które potencjalnie mogą zostać udomowione czy bufory ograniczające eutrofizację zbiorników wodnych (a tym samym jakość wody pitnej dla zwierząt czy możliwość hodowli ryb). 

Postrzeganie rolnictwa bardziej w kontekście współdziałania z naturą, zamiast opierania się głównie na zdobyczach technologicznych (jak chociażby nawozach mineralnych, które zapoczątkowały „zieloną rewolucję”) staje się pewnego rodzaju koniecznością w sytuacji zmieniających się warunków na Ziemi. Pozwala bowiem nie tylko ograniczać koszty, ale także kształtować rolnictwo bardziej odporne na zmianę klimatu   (Smith i Olesen, 2010, Mbow i in., 2014, Locatelli i in., 2015, raport IPCC Climate Change and Land, 2019, Meijide A. i in., 2020).

The post Glebowe magazyny węgla – jak je chronić przed erozją? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Szymon Bujalski: Jest pan rolnikiem nowych czasów czy starych czasów?

Marcin Wójcik: Nowych czasów. Przy czym rozumiem przez to powrót do starych czasów. Do wiedzy naszych dziadków. Chodzi o to, aby współdziałać z naturą i wykorzystywać w pełni jej potencjał do produkcji, równocześnie nie szkodząc jej. Powinniśmy zacząć doceniać wiedzę naszych przodków. Przykładowo agroleśnictwo często jest określane jako innowacja w rolnictwie. Innowacja, która była stosowana już w średniowieczu… Do dziś w niektórych regionach Polski możemy jeszcze spotkać drzewa owocowe na miedzach, a w innych częściach świata np. świnie wypasane w luźnych zadrzewieniach dębowych, z których pozyskuje się jedną z najdroższych szynek – Jamon Iberico. 

Agroleśnictwo znajduje też odzwierciedlenie w historycznych aktach prawnych. W Polsce pierwsze zapisy dotyczące „ochrony zasobów przyrody” (1347 r.) znalazły się w statutach Kazimierza Wielkiego. I tak za wyrąb dębów w cudzym lesie przewidziano „przepadek narzędzia zbrodni” – siekiery. Recydywistom groziła konfiskata koni lub wołów. Dębiny chroniono nie ze względu na drewno ani z chęci ochrony przyrody. Prawie 100-krotnie więcej można było zarobić na mięsie świń opasanych żołędziami niż na drewnie.

Jak powrót do starych czasów wygląda w pańskim przypadku?

Sadzę drzewa, w tym stare odmiany wysokopiennych drzew owocowych, troszczę się o różnorodność biologiczną w gospodarstwie. W nowym ujęciu istotny jest też aspekt klimatyczny, czyli zbilansowanie [zrównoważenie – przyp. red.] emisji gazów cieplarnianych na poziomie gospodarstwa, a wręcz doprowadzenie do bilansu ujemnego. Uważam, że w tej chwili zrównoważenie rolnictwa to zbyt mało. Powinniśmy pójść o krok dalej w kierunku rolnictwa regeneratywnego.

Czyli?

Rolnictwo regeneratywne to takie, które sprzyja zwiększeniu ilości zasobów, a nie zubażaniu, zwłaszcza w kontekście gleby. To również rolnictwo, którego celem jest odnoszenie nie tylko korzyści ekonomicznych, lecz także środowiskowych i społecznych oraz poprawa komfortu psychicznego ludzi. Na rolnictwo regeneratywne składają się takie elementy, jak systemy rolno-drzewne (agroleśnictwo), systemy bezorkowe, polikultura i produkcja mieszana, key-line farming, holistyczne systemy wypasu czy biowęgiel. Większość z nich stosuję w swoim gospodarstwie.

Które na przykład?

Agroleśnictwo, czyli systemy rolno-drzewne. Spośród 274 hektarów, jakie zajmuje nasze rodzinne gospodarstwo, ok. 70 hektarów to las i zakrzaczenia. Każdego roku dosadzam kolejnych kilka tysięcy drzew. Co ważne podkreślenia: na gruntach rolnych, nie leśnych. Bo agroleśnictwo to taki system użytkowania gruntu rolnego, w którym równocześnie prowadzi się gospodarkę rolną i drzewną. To nie jest rolnictwo w lesie, to nie są drzewa, które przypadkowo gdzieś sobie wyrosły. To świadomy system. Kluczową rolę odgrywa w nim dostęp światła. Z jednej strony nie można dopuścić do tego, by cień z drzew blokował rozwój upraw i produkcję rolną, z drugiej jeśli drzew będzie za mało, nie osiągniemy oczekiwanego efektu. 

Niektóre zakrzaczenia i nieużytki w swoim gospodarstwie przekształciłem na zadrzewione pastwiska – wyciąłem pojedyncze drzewa, które dawały najwięcej cienia i nie rokowały zbyt dobrze. Potem wystarczyło wpuścić krowy, które same zrobiły resztę roboty, przekształcając ubogie gatunkowo ziołorośla i jeżyniska w piękne wielogatunkowe łąki.

Kiedy możemy mówić, że gospodarstwo stawia na agroleśnictwo?

W agroleśnictwie wyróżnia się pięć podstawowych systemów:

• uprawę alejową, gdy np. zboża lub warzywa rosną między rzędami drzew, które chronią je przed słońcem i wiatrem, dodatkowo zwiększając ilość wilgoci w glebie i bioróżnorodność;
• ogrody leśne, które są zagadnieniem bliższym permakulturze. Wykorzystują one piętrową budowę jak w lesie oraz wzajemne oddziaływanie na siebie gatunków;
• pasy buforowe służące ochronie wód, które powstrzymują spływ nawozów do cieków wodnych;
• pasy wiatrochłonne, które chronią przed wiatrem, erozją wietrzną gleby oraz coraz częściej występującymi w Polsce burzami piaskowymi;
• sylwopastoralizm, czyli wypas zwierząt na zadrzewionych pastwiskach.

Teren, który przez długie lata był nieużytkiem, udało mi się przekształcić właśnie w takie pastwisko. W innym miejscu zrobiłem plantacyjną uprawę szybkorosnących drzew leśnych, pod którymi pasie się bydło. Ale takie pastwiska można też tworzyć np. w tradycyjnych sadach, osiągając przy tym wymierne korzyści. Znam pewne gospodarstwo na Sądeczczyźnie, które w roku [z dobrymi cenami – red.] na jabłka uzyskuje większe zyski z jabłoni niż z bydła.

Dzięki agroleśnictwu możemy otrzymać więc wiele korzyści: owoce, biomasę w postaci drewna na opał, do tartaków oraz zrębek, zioła i grzyby, paszę dla zwierząt. Dodatkowo chronimy wody i gleby, dbamy o stabilność ekosystemów, łagodzimy zmiany klimatu, zwiększamy żyzność gleby, wspieramy różnorodność biologiczną na obszarach wiejskich, poprawiamy mikroklimat i dobrostan zwierząt, a także zwiększamy atrakcyjność turystyczną wsi. 

Kolejne ważne rozwiązanie, które stosuje pan w gospodarstwie to?

Holistyczne systemy wypasu zwierząt. To metoda, którą wymyślił Allan Savory. W jednym z przykładów pokazuje, jak można zazielenić pustynię. Metoda ta opiera się na krzywej wzrostu trawy i gospodarowaniu w czasie jej intensywnego wzrostu, gdy dochodzi do największej sekwestracji węgla i jest najwięcej aparatu asymilacyjnego [części roślin, w których możliwe jest zachodzenie fotosyntezy]. Z punktu widzenia ekonomicznego to najlepszy model do gospodarowania trawami. 

Stosowanie metody w praktyce polega na tym, że dzielimy pastwisko na więcej [mniejszych] kwater. Jeśli zwierzęta mają duże kwatery, wyjadają najpierw najlepsze fragmenty pastwiska, a gorsze zostawiają. Przez to, że są na kwaterze dłużej, zdążą zgryźć tę samą roślinę dwa, czasem trzy razy, powodując, że cenniejsze gatunki często wypadają z runi pastwiskowej. 

Gdy podzielimy kwaterę na mniejsze, zmuszamy zwierzęta, żeby zjadały inne, mniej smakowite rośliny. Żeby tak się stało, trzeba stworzyć konkretny plan wypasu, nie dopuszczając, żeby zwierzęta wygryzły ruń do zera. Jeśli do tego dopuścimy, gleba pozostaje praktycznie bez osłony i jest narażona na przesychanie. Ponadto korzenie przestaną rosnąć na kilkanaście dni. A czym krótsze będą, tym bardziej narażamy roślinę na wysychanie i tym mniejsza jest produkcja [przyrost runi pastwiskowej – red.]. 

Dlatego holistyczny system wypasu zwierząt zakłada, że 60-70% runi jest wygryzione, 20-30% zadeptane, stanowiąc osłonę gleby i materiał do budowy próchnicy, a 10% zostaje w pionie, tworząc rezerwuar nasion nie tylko dla łąki, ale i ptaków. Do tego podzielenie pastwiska na więcej kwater sprawia, że łajniaki [bydlęce odchody – przyp. red.] są równomiernie rozłożone, co w konsekwencji poprawia jakość gleby i ogranicza spływ nawozu do cieków wodnych.

Jakie jeszcze praktyki pan stosuje?

Zaczynam wchodzić w takie tematy, jak key-line farming, biowęgiel oraz polikultura i produkcja mieszana.

Key-line farming to system opracowany w latach 60. XX w., którego celem jest zatrzymanie jak największej ilości wody w glebie. Cykle wodny i węglowy wzajemnie się uzupełniają i wspierają. Wszak to węgiel [pierwiastkowy-red.] zawarty w próchnicy jest odpowiedzialny za utrzymanie wody w glebie. Key-line farming zakłada stworzenie jak najlepszych warunków do zatrzymania wody. Wykorzystuje on m.in. rowy konturowe, często połączone z siecią małych zbiorników retencyjnych, z których rozprowadza się wodę w okresach suchych. Innym sposobem zatrzymywania wody jest sadzenie drzew po warstwicy [czyli sadzeniu drzew na zboczu na tej samej wysokości, tak że pas drzew odzwierciedla kształt wzgórza lub doliny – przyp. red.]. Drzewa drenują glebę korzeniami, co pozwala wprowadzić jak najwięcej wody w profil glebowy.

Biowęgiel to z kolei węgiel z materii organicznej, który utrzymuje się w glebie do tysiąca lat. Można powiedzieć, że to aktywny filtr węglowy, który ma bardzo dużą porowatość, co wpływa na jego „pojemność”. Kosteczka węgla drzewnego o wielkości 1 cm³ mogłaby po rozwinięciu pokryć powierzchnię całego boiska piłkarskiego. Jej absorpcyjność jest niesamowita. Dodatkowo biowęgiel odpowiada za utrzymanie nawozów w glebie, budując jej strukturę. W doświadczeniu które realizujemy razem z dr Robertem Borkiem i dr Pawłem Radzikowskim (IUNG PIB w Puławach) w moim gospodarstwie, po jednokrotnym zastosowania biowęgla odnotowaliśmy wzrost przyrostu biomasy łąkowej na poziomie 30%. Pierwsze wyniki badań wkrótce zostaną opublikowane. Są bardzo obiecujące.

W przypadku polikultury chodzi zaś o sadzenie wielu gatunków i utrzymywanie różnych gatunków zwierząt, stawiając na odmiany i rasy rodzime i bardziej odporne. Lokalne i pierwotne rasy mają większe możliwości adaptacyjne oraz dobrze wykorzystują pastwiska o wysokiej bioróżnorodności. Owszem, produkcja często jest trochę mniejsza, ale za to jakość produktów jest dużo wyższa.

Ciekawym rozwiązaniem, które chcę wprowadzić do swojego gospodarstwa, są tzw. chicken tractory. Chodzi o to, aby drób podążał na pastwiskach za bydłem. W krowich łajniakach znajduje się dużo larw owadów, a w szczególności much, które stanowią dla drobiu doskonałe źródło wysokojakościowego białka. Pozytywne jest także to, że drób doskonale sanituje pastwisko [ogranicza liczbę larw i jaj pasożytów – red.] oraz rozgrzebuje łajniaki, rozprowadzając nawóz po powierzchni pastwiska.Rolnictwo regeneratywne uzupełniają systemy bezorkowe (ale orki u siebie nie stosuję) i „żywa ziemia”, czyli wspieranie łańcuchów troficznych w glebie np. poprzez kompost, obornik, herbatki kompostowe [płynny nawóz przygotowywany na bazie kompostu – przyp. red.] i tzw. efektywne mikroorganizmy.

Jak duże jest pańskie gospodarstwo?

To gospodarstwo rodzinne, były PGR kupiony w 2003 r. Po jednej trzeciej mamy ja, mój brat Wojciech i ojciec Wiesław. Łącznie to 274 hektary. Gospodarstwo znajduje się w górach, 650 m n.p.m. Okres wegetacyjny jest więc krótki, a gleby płytkie, szkieletowe [z dużą ilości kamieni, żwiru itp. -przyp. red.], piątej i szóstej klasy. Warunki są zatem trudne.

Wszyscy w rodzinie macie takie samo podejście?

Nie, przy czym na miejscu jestem tylko ja, zarządzając gospodarstwem. Brat, weterynarz, ma podobne podejście. Planuje otworzenie lecznicy dzikich zwierząt i reintrodukcję niepylaka apollo [gatunek motyla]. Chce w większym zakresie robić to, co lubi. Ojciec ma trochę inne podejście, co czasami prowadzi do sporów.

Czemu ojciec podchodzi do prowadzenia gospodarstwa inaczej?

Wynika to moim zdaniem z różnic pokoleniowych. Zaszłości takie wciąż można znaleźć w edukacji, także i wyższej, nastawionej na „więcej, szybciej”, na uprzemysłowienie natury. Czyli liczy się przede wszystkim produkcja i ilość, nie ekologia. Ojciec ma też inne podejście do rolnictwa, co wynika z innych czasów, w których się wychowywaliśmy, choć muszę przyznać że w 2005 roku to on właśnie wprowadził gospodarstwo w „certyfikowaną ekologię”. Ekologię, którą każdy z nas rozumie inaczej.  

Drzewa sadzę na gruntach swoich i brata, tato w swojej części nie chce żadnych nowych. Ja wspieram wielogatunkowe, naturalne łąki beskidzkie, a on wolałby wysokoprodukcyjne, siane łąki. Jeżeli dokończę wszystkie projekty, które chcę zrealizować, to myślę, że korzyści będą bardzo duże. I pokażą jasno, że na ekologii, naturze czy sekwestracji węgla można wyjść nawet lepiej niż na gospodarstwie konwencjonalnym, a jakość obroni się przed ilością.

Jakie korzyści przynosi ekologiczna hodowla zwierząt?

Utrzymuję zwierzęta w systemie grass-fed [żywienie trawą – przyp. red.]. Wychodzę z założenia, że – jak sama nazwa wskazuje – zwierzęta trawożerne powinny być żywione trawą. Jeżeli chodzi o jakość mięsa, przede wszystkim na lepsze zmienia się [w nim] profil kwasów tłuszczowych. W porównaniu do mięsa konwencjonalnego w mięsie ekologicznym jest więcej kwasów omega-3, a mniej omega-6. Często powtarzam że zwierzęta u mnie na pastwisku mają swoisty „bar sałatkowy”, one same wiedzą czego w danej chwili im najbardziej potrzeba ze 146 gatunków roślin zielnych porastających moje grunty. 

Obserwuję, że jeżeli dam krowom dostęp do krzewów i drzew, to chętnie zgryzają liście i pędy. W szczególności wierzbę, a ta zawiera naturalne salicylany, ograniczające ilość pasożytów w przewodzie pokarmowy. Te „ziołowe” dodatki są bardzo ważne dla zwierząt, to taka naturalna i tania suplementacja. 

Kolejna sprawa to wspomniane gazy cieplarniane i zbilansowanie gospodarstwa. Bydło żywione zbożami i zamknięte w oborach produkuje znacznie więcej gazów cieplarnianych niż zwierzęta utrzymywane na pastwiskach.

Dlaczego tak się dzieje?

Jest kilka powodów. Obrazowo, żartobliwie i w dużym uproszczeniu tłumaczę ludziom, by spróbowali jeść cały czas fasolę i nie produkowali gazów cieplarnianych. Chodzi zatem m.in. o procesy trawienne żwaczy [żwacz – element układu trawiennego przeżuwacza, przyp. red.]. Ale nie tylko, bo to w przemysłowym chowie można “załatwić” dodatkami paszowymi. 

W całościowym ujęciu badań na temat szkodliwości i produkcji gazów cieplarnianych przez bydło często krowę wyrywa się z kontekstu. To znaczy, że bada się samą krowę lub nawet same procesy trawienne, bez pastwiska i tego, co zwierzęta tam wnoszą. Gdy krowy są żywione w oborze, trzeba dodać nie tylko emisje z ich procesów fermentacyjnych, ale i emisje z produkcji zbóż, soi czy kukurydzy, emisje z wylesiania, nawozów, obornika, paliwa zużytego na zbiór i transport pasz itd. Gdy krowa spędza czas na pastwisku, sama pobiera paszę rosnącą na miejscu. Wiele źródeł emisji jest więc po prostu wyeliminowanych.

Poza tym nawet kiepskie pastwisko łącznie wiąże 0,3-0,5 tony węgla w glebie na hektar, a wielkość ta może sięgnąć nawet i 3,5 tony przy zastosowaniu odpowiednich praktyk. Do tego gdy krowę postawimy na pastwisku, przyczyni się do poprawy obiegu materii. Materia organiczna stanowi tylko 5% składu gleby, pozostałe części to cząstki mineralne (45%), woda (25%) i powietrze (25%). Te 5% jest jednak kluczowe dla żyzności gleby. Jeżeli średnio na hektarze możemy mieć od jednej do czterech krów, to w glebie na tym samym obszarze żyje ok. 15 ton żywych organizmów. Odpowiada to wagowo ok. 30 krowom na hektarze! 

Te organizmy to na przykład ok. 7 ton grzybów i 0,5-2 tony dżdżownic (2-4 mln sztuk). Je też trzeba wyżywić, a pokarmem dla nich jest martwa materia organiczna, obornik. Dlatego w rolnictwie ekologicznym na 1 m² przypada ok. 120 dżdżownic, a w konwencjonalnym – ok. 20. I nawet jeśli w rolnictwie konwencjonalnym jakaś materia organiczna trafi do gleby, nie ma będzie miało jej co rozłożyć.

I nie będziemy wspierać procesu tworzenia próchnicy, co jest fundamentalne.

Zgadza się. 1% próchnicy w glebie na hektarze oznacza zdolność zatrzymania 160-180 m³ wody. To bardzo ważne tak w kontekście zapobiegania suszom, jak i powodziom. Przyjmuje się też, że zawartość węgla organicznego w próchnicy wynosi 50-65%. Węgiel jest również substancją, która “trzyma” nawozy w glebie. Gdy go nie ma, nie ma i próchnicy, a rolnicy stawiają na nawozy mineralne, które następnie są spłukiwane i wymywane, bo nie ma ich co zatrzymać. Niestety, w Polsce co roku ubywa ok. 1,5 cm warstwy gleby, a ilość węgla spada o prawie 0,5 tony na hektarze. Dodatni bilans jest tam, gdzie istnieje dużo pastwisk. Na zachodzie Polski, gdzie rolnictwo jest najbardziej skoncentrowane, ubywa ponad 1 tona węgla na hektar. W Hiszpanii są obszary, gdzie rokrocznie na hektarze tracone jest nawet 90 ton gleby.

Gdybyśmy odwrócili te procesy, poprawa jakości gleby przyniosłaby korzyści nie tylko rolnictwu, ale i klimatowi. Gleby [globalnie – red.] mają potencjał do zgromadzenia 4-5 gigaton CO₂ na rok.

Jak zwiększyć ilość węgla w glebie?

Między innymi poprzez dostawę biomasy wraz z roślinami uprawnymi, agroleśnictwo i ochronę gleby podczas jej uprawy. Istotne są też takie techniki, jak recykling i import [dostarczanie substancji organicznych na pole – przyp. red.] źródeł węgla (nawozy organiczne, słoma i inne pozostałości po żniwach, kompost jako polepszacz gleby), stosowanie biowęgla, stawianie na trwałe użytki zielone, zastosowanie pasów buforowych, zwiększanie różnorodności biologicznej czy odpowiedzialne zarządzanie terenami podmokłymi i torfowiskami.

Jeżeli zmienimy system gospodarowania, to w najbliższych 10-20 latach możemy zakumulować na hektarze od 50 do 1000 kg węgla organicznego w glebie. W przypadku użytków zielonych wartość ta może być znacznie wyższa. Oznacza to, że rolnicy mogą przyczynić się do sekwestracji 80-3600 kg CO2 na hektar. 

Wspominał pan dużo o metodach, ale jak ich stosowanie w pańskim gospodarstwie przekłada się na konkretne działania?

Jak już wspomniałem, posiadam powierzchnie przekształcone na pastwiska leśne, nowe nasadzenia na istniejących pastwiskach. Mam też obszary z wykorzystaną sukcesją naturalną, ponad 2 km żywopłotów, 200 m pasów buforowych i trzy pasy przeciwwietrzne o długości 800 m (głównie z graba, brzozy, lipy). Aktualnie przymierzam się do nowego pastwiska agroleśnego. Będę sadził topole, które mają cykl produkcyjny 25-30 lat. 

Chcę także rozwijać plantacyjną uprawę czereśni ptasiej na drewno. Cykl produkcyjny trwa 40 do 60 lat, więc z samej produkcji drewna nie będę miał zbyt wiele korzyści. Zyskuję jednak pozaprodukcyjne aspekty, jak zwiększenie bioróżnorodności czy dodatkowa ochrona gleby i wód. Drzewa te na chwilę obecną rosną w doniczkach, wysadzę je do gruntu, jak będą miały ponad 2,5 m wysokości. Zwiększa to koszty nasadzeń, ale unikam szkód, które spowodowałyby zwierzęta. Sadząc wyższe sadzonki, szybciej wyprowadzę je spoza zasięgu pyska zwierzęcia.

Dużo jest rolników podobnych do pana?

Prowadzę firmę i sprzedaję mięso m.in. w Warszawie, Katowicach, Wrocławiu. Współpracuję z ok. 40 gospodarstwami, które działają w podobny sposób, co ja. Takich, którzy postawili na agroleśnictwo, jest kilku. Lecz co roku przybywa.

Gdy prowadzi pan szkolenia dla rolników, słuchają z zaciekawieniem czy kręcą nosem i niedowierzają?

Rolników-pasjonatów wyliczę w moim regionie na palcach jednej ręki. Dla każdego priorytetem jest utrzymać się na „powierzchni”, zarobić na życie i rodzinę. Dlatego największym problemem jest rentowność, a najlepszy sposób na przekonanie rolników to pokazanie im, że to wszystko działa w praktyce i może być opłacalne. Ale niezwykle ważne jest też zrzeszanie rolników, którzy dziś ze sobą nie rozmawiają, nie współpracują. Do tego mamy jako społeczeństwo dużo pracy do wykonania w zakresie świadomości klimatycznej, konsumenckiej. Dopóki będzie tak, jak jest, nic nie zmienimy. Integracja środowiska rolników jest niezbędna. Próba stworzenia Karpackiego Systemu Jakości Wołowiny, której obecnie się podejmuję, jest więc także próbą stworzenia społeczności wokół tego tematu.

Często spotykam się z pytaniem czy wierzę w to, że moje szkolenia coś dadzą. Odpowiadam, że jeżeli w tej grupie znajdzie się choć jeden rolnik, który nie wytnie jednego drzewa, to było warto. Doświadczenie i rozmowy poszkoleniowe mówią jednak więcej. Grupa agroleśników w Polsce rośnie.

Pański przypadek pokazuje, że inne podejście do rolnictwa jest ekonomicznie opłacane?

Tak. Ekonomicznie to się spina. Gdy zaczniemy działać razem z innymi rolnikami, jesteśmy w stanie osiągnąć jeszcze lepsze efekty. Brakuje na chwilę obecną efektu skali, a przy tak małym przedsięwzięciu koszty jednostkowe są stosunkowo duże.

Jakie są inne problemy w środowisku rolniczym?

Myślę że podejście do tematu ochrony przyrody. Dopóki będzie się ludziom wmawiało, że ochrona przyrody się nie opłaca, że trzeba do niej dopłacać (choćby w formie różnego rodzaju dopłat), będzie ciężko zmienić coś w szerszym gronie. Nie mówię, że dopłaty środowiskowe są złe, chodzi o to, aby zbudować trwały model rolnictwa zrównoważonego (o regeneratywnym na razie nie wspominam). Najlepiej oparty o mechanizmy rynkowe. Jako członek grupy roboczej Agriculture, Biodiversity and Climate przy EUROSITE uczestniczę w dyskusjach i pracach nad modelem rynkowym wspierającym różnorodność biologiczną i klimat. Rolnictwo też potrzebuje ochrony, a na pewno zmiany podejścia do niego.

Z pewnością nie ułatwia tego średnia wieku rolników. W 2013 r. ponad połowa właścicieli gospodarstw rolnych w Europie miała ponad 55 lat, a jedna czwarta – ponad 65. Dlatego potrzebujemy szkoleń dla młodych ludzi, nowych liderów rolniczych. Potrzebujemy świeżości. Starsze pokolenie stosuje takie techniki rolnicze, jakich się nauczyło wcześniej w duchu „więcej”. A wiadomo że czym skorupka za młodu nasiąknie…

Do tego rolnictwo regeneratywne i generalnie ekologiczne rolnictwo musi stać się popularniejsze. Swego czasu spytałem na zagranicznych targach ekologicznych osoby z Niemiec, czemu biorą wołowinę z Estonii, a nie z Polski, do której jest przecież bliżej. Odpowiedzieli, że w Polsce nie ma z kim rozmawiać. Na szczęście ten ruch zaczyna się budzić coraz mocniej. Myślę, że zmiany te może przyspieszyć obecna sytuacja na rynku. Ceny za tonę nawozów sztucznych wzrosły w ciągu 1,5 roku nawet o 400%, znacząco wzrosły też ceny za paliwo. Koszty produkcji w rolnictwie konwencjonalnym rosną więc niesamowicie. U mnie nie do końca, bo nawozów nie używam, a paliwa – znacznie mniej. Pewnym problemem jest wyższa pracochłonność, a więc i koszty pracy. 

Wspomniał pan o emisyjności pańskiego gospodarstwa. Wiadomo, o jakim bilansie ujemnym mówimy?

Jesteśmy na etapie badań. Z ramienia Ogólnopolskiego Stowarzyszenia Agroleśnictwa uczestniczę w ogólnoeuropejskim projekcie AGROMIX, który pilotuje uniwersytet w Coventry. Bierze w nim udział 28 jednostek z całej Europy, a moje gospodarstwo jest jednym z 12 studium przypadku. W celu zbadania emisyjności współpracuję także z dr. hab. Jackiem Walczakiem – naukowcem z IZOO PIB w Balicach, który opracował pierwszy polski kalkulator węglowy. Nie ma jednak możliwości, by w moim przypadku bilans był dodatni. Na 200 hektarach użytków rolnych utrzymuję ok. 120 krów, nie karmię ich paszą z soi czy kukurydzy, mam bardzo dużo drzew, a 100% użytków rolnych to użytki zielone. W kontekście emisji gazów cieplarnianych pytanie nie brzmi więc, czy bilans jest ujemny, tylko na jak dużym minusie jestem.

Rozmawiał Szymon Bujalski

Marcin Wójcik – właściciel Ekologicznego Gospodarstwa Rolnego “Oikos”, specjalista w  dziedzinie rolnictwa regeneratywnego, agroleśnictwa i holistycznych systemów wypasu zwierząt, współpracuje z Instytutem Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa PIB w Puławach, Instytutem Zootechniki PIB w Balicach, bierze też udział w ogólnoeuropejskim projekcie badawczym AGROMIX.

The post Ujemne emisje? Jak to osiągnąć w swoim gospodarstwie? Tłumaczy Marcin Wójcik. appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Szymon Bujalski: Czym była zielona rewolucja i dlaczego pogorszyła sytuację w rolnictwie?

Prof. Paulina Kramarz, Instytut Nauk o Środowisku Uniwersytetu Jagiellońskiego, serwis Nauka dla Przyrody: Mówi się o dwóch zielonych rewolucjach, bo nawozy sztuczne wymyślono już pod koniec XIX w. Wtedy też zaczęto opracowywać chemiczne środki ochrony upraw. Druga zielona rewolucja, którą jak rozumiem ma pan na myśli, polegała na intensyfikacji tych praktyk oraz opracowaniu upraw, które dawały większe plony i były bardziej odporne na różne zjawiska atmosferyczne. Mówiono, że celem jest walka z głodem na świecie.

Stosowanie nawozów sztucznych (zwanych też mineralnymi lub syntetycznymi) wynikało m.in. z tego, że oparto się o prawo minimum Liebiga. Mówi ono, że czynnik, którego jest najmniej, najbardziej ogranicza wzrost roślin. Liebig wymyślił, że rośliny nic innego do życia nie potrzebują, tylko parę składników odżywczych, przede wszystkim fosfor, azot i potas. Do tego pojawił się naukowiec o niezbyt chlubnej historii, czyli Fritz Haber, który wymyślił gazy bojowe. Oprócz tego Haber opracował też metodę wytwarzania nawozów sztucznych, głównie azotowych. Po II wojnie światowej fabryki broni trzeba było na coś przestawić – no i przestawiono na wytwarzanie nawozów sztucznych i chemicznych środków ochrony roślin (chemicznych pestycydów).

Pomogło w walce z głodem?

Dane wskazują, że zielona rewolucja uchroniła przed głodem miliard ludzi. Nie ma jednak danych pokazujących skalę minusów. Na przykład ilu ludzi cierpi z powodu używania nawozów sztucznych, których obecne, nadmierne stosowanie prowadzi do degradacji i wyjaławiania gleb rolniczych. Wiadomo też, że pestycydy bardzo szkodzą owadom – nie tylko tym, przeciwko którym są używane, ale i tym, które są nam niezbędne do życia, jak choćby zapylacze, gatunki rozkładające martwą materię organiczną itp. A trzeba pamiętać, że owady zapylają około trzy czwarte naszych upraw – stąd też pojawiają się badania naukowe jasno wskazujące, że bez nich grozi nam głód. Słynny biolog, już nieżyjący Edward O. Wilson, twierdził, że bez owadów przetrwamy parę miesięcy. W tym przypadku technologie, jak nawozy sztuczne i pestycydy, zamiast nam pomagać, coraz bardziej nam szkodzą. 

Co więcej, zgodnie z najnowszymi badaniami, m.in. prof. Katarzyny Turnau z mojego instytutu, nawozy sztuczne tak naprawdę nie są nam potrzebne. Wystarczy zadbać to, co jest najważniejsze w ekosystemach również rolniczych, czyli przede wszystkim o glebę, łącznie z jej warstwą próchniczą i zespołami mikroorganizmów. Dodatkowo, zamiast intensyfikacji chemicznej warto prowadzić ekologiczną intensyfikację (przy zastosowaniu pasów zieleni, miedz czy zadrzewień itp.), wspomagać się biologiczną ochroną upraw (opartą na organizmach, które żerują na niepożądanych m.in. owadach). Wtedy nie potrzebujemy ani pestycydów, ani nawozów sztucznych. 

Oczywiście, gdybyśmy stosowali pestycydy i nawozy sztuczne w niskich, można powiedzieć lekarskich ilościach, mogłyby być swego rodzaju wspomaganiem, choćby w krytycznych sytuacjach niedoboru pewnych pierwiastków. Ale raz, że w przypadku prawidłowo funkcjonującej gleby, takie sytuacje prawie się nie zdarzają, a dwa – i jest to najpoważniejszy problem – są one stosowane na zbyt dużą skalę.

Zielona rewolucja pokazała, że ludzkość ma skłonność do zachłystywania się technologiami. Zapomniano przy tym o tysiącletnich doświadczeniach rolników i rolniczek, co doprowadziło do tego, że metody te zaczęto bezkrytycznie stosować na całym świecie, nie patrząc za bardzo na uwarunkowania klimatyczne, glebowe itd. Jednym ze słynniejszych przykładów są Indie, gdzie namówiono rolników m.in. do stosowania nawozów sztucznych. Przez parę lat plon był stosunkowo wysoki, a potem nastąpiło wyjałowienie gleby i jej zasolenie. 

Taka jest właśnie specyfika nawozów sztucznych. Szczególnie, jeśli na danym terenie uprawia się cały czas jedną roślinę, przez co zużywa ona wszystkie ważne dla niej substancje mineralnie zawarte w glebie, zostawiając ich z roku na rok coraz mniej. Niszczona jest warstwa próchniczna, nawozy sztuczne są też toksyczne dla mikroorganizmów glebowych. W efekcie trzeba dodawać coraz więcej sztucznych substancji odżywczych. Gdy przez takie podejście z gleby w Indiach zrobił się prawie piasek, pojawił się ogromny problem z uprawami. I zaczęło dochodzić do masowych samobójstw, ponieważ rolnicy nie mieli plonów – co oznacza, że nie mieli też środków do życia.

Z tego co czytałem – do 60 tysięcy w ciągu 30 lat. W 2017 r. rolnicy w ramach protestu wyłożyli kości samobójców w pobliżu indyjskiego parlamentu.

I choć do problemu przyczynia się też zmiana klimatu, to zaczęło się od tego, że nowe technologie wtrąciły się w coś, co dobrze funkcjonowało bez nich.

Jak mówi prof. Turnau – zapomnieliśmy, że roślina to coś więcej niż sama roślina, to cały ekosystem, holobiont [organizm wraz z zamieszkującymi w nim lub na nim mirkoorganizmami – przyp. red.]. Tak samo jak człowiek to nie tylko człowiek, lecz także 2 kg bakterii m.in. w układzie pokarmowym, rozrodczym, na skórze. Podobnie jest z roślinami, które dzięki grzybom mikoryzowym są w stanie lepiej pobierać substancje odżywcze i są lepiej chronione przed organizmami chorobotwórczymi, przez co stają się zdrowsze i bardziej odporne na niekorzystne zjawiska pogodowe (np. suszę) związane m.in. ze zmianą klimatu. Roślina jako holobiont jest powiązana z całym ekosystemem gleby przesyconej mikroorganizmami, drobnymi zwierzętami rozkładającymi martwą materię organiczną (np. dżdżownice, larwy owadów). Oprócz dostarczania roślinom substancji odżywczych, taki ekosystem pomaga też w zatrzymywaniu wody, co również z perspektywy Polski jest kluczowe.

Bardzo dobry przykład pokazujący problemy w rolnictwie, o którym też nie mówi się za wiele, pochodzi z Wielkich Równin w USA. Wielkie połacie prerii powstały tam dzięki bizonom, które – podobnie jak krowy – są przeżuwaczami. Oznacza to, że ich odchody zawierają bardzo duże ilości mikroorganizmów (nazywane są nawet bombą mikrobiologiczną) pochodzących z układu pokarmowego. Odchody te intensywnie nawoziły ogromne obszary – także dzięki temu, że bizony cały czas się przemieszczały za nowymi pastwiskami. Z jednej strony nie wygryzały więc trawy do cna, a z drugiej wdeptywały resztki organiczne, również swoje odchody, w glebę. Dało to bardzo bogatą w warstwę organiczną glebę.

Gdy przybyli biali kolonizatorzy, najpierw wybili prawie wszystkie bizony, by odebrać żywność ludności rdzennej. Na tej wciąż bardzo żyznej glebie zaczęto zaś intensywnie uprawiać pszenicę. Proces ten nasilił się pod koniec XIX w. Z czasem nadwyżki były tak duże, że nie można było ich sprzedać np. do produkcji mąki. Zaczęto więc używać pszenicę jako paszę dla bydła. Był to też moment, w którym zaczęto uprzemysławiać hodowlę zwierząt, w czym pomógł rozwój transportu kolejowego na duże odległości. Spowodowało to rozdzielenie uprawy roślin od chowu zwierząt, które hodowane w jednym miejscu, były karmione paszą uprawianą w innym. Z kolei ich mięso czy mleko mogło być transportowane praktycznie po całym kraju.

W latach 30 XX w. nadwyżek pszenicy było tak dużo, że nie opłacało się jej sprzedawać – w pewnym momencie palono nią nawet w piecach. Przecież to coś nie do pomyślenia. Nie dość, że brakowało ogniwa tworzącego żyzną glebę (bizonów), to jeszcze z czasem przez tak intensywną uprawę pszenicy doszło do zużycia wszystkich substancji odżywczych w niej obecnych. I nastąpiło bardzo gwałtowne pustynnienie. Szczególnie dramatyczne znów w latach 30 XX w., kiedy to na Wielkich Równinach szalały burze piaskowe, zabójcze dla ludzi i zwierząt. To jedna z największych klęsk ekologicznych, jaką ludzkość spowodowała przez niezrównoważone wytwarzanie żywności. Powinna być bardzo pouczającą historią, a jednak nie jest. To smutne. Bo dalej w jednej części świata ludzie głodują, w drugiej części pszenicą czy też innymi zbożami karmi się krowy, które ze względów zdrowotnych w ogóle nie powinny jeść ziarna. I jednocześnie doprowadzamy do nadwyżki hodowli zwierząt, a wraz z nią nadmiernej konsumpcji mięsa.

Nawozy sztuczne i pestycydy stosuje się na masową skalę już od kilkudziesięciu lat. Głód na świecie jak był, tak jest.

Niestety, zielona rewolucja pomogła w przekształceniu rolnictwa przede wszystkim w bardzo duże źródło zysku. Nie zlikwidowała głodu, bo głównym problemem był i jest nie brak żywności, a jej dystrybucja i organizacja wytwarzania. Widać to zresztą także po historii Polski i pańszczyzny. Ludność na wsi głodowała wtedy nie dlatego, że były za niskie plony, tylko dlatego, że pan czy pleban zabierał większość żywności. Głównie po to, by czerpać z niej zyski. Podobnie było w innych krajach i częściach świata, gdzie głodowali niewolnicy, a na tym, co wytworzyli, bogacili się ich właściciele. Można też powiedzieć, że to samo dzieje się obecnie – najmniej na wytwarzaniu żywności zarabiają w skali całego globu rolnicy i rolniczki.

Według Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) przy obecnej ilości żywności jesteśmy w stanie wykarmić 12 miliardów osób. Jeśli mimo to wciąż mamy miliony głodujących, trzeba popatrzeć, co się z tą żywnością dzieje.

I co się dzieje?

Bardzo ważnym aspektem jest nadhodowla zwierząt. Często mówi się o nadkonsumpcji mięsa, jaj i nabiału, ale ona się skądś bierze. Po prostu hodujemy za dużo zwierząt. Są też badania pokazujące, jak silny jest lobbing koncernów związanych z hodowlą zwierząt. Mówimy o skali porównywalnej z lobbingiem koncernów paliwowych. Ostatnio raport ONZ pokazał też, jak gigantycznie dotowane są fermy przemysłowe i wielkoobszarowe monokultury [szkodliwe dla środowiska i zdrowia ludzi praktyki otrzymują globalnie 87% z 540 miliardów dolarów subsydiów w rolnictwie].

Kolejna sprawa to marnowanie żywności na ogromną skalę. W Polsce w największym stopniu – 60% – odpowiadają za to gospodarstwa domowe. W skali światowej żywność, którą wyrzucamy, mogłaby nakarmić 3 miliardy osób.

Następny aspekt to chorobliwa otyłość, a więc wskaźnik masy ciała powyżej 30 BMI. Osoby takie czegoś zjadły po prostu za dużo, z reguły są to cukier i tłuszcz. Ten cukier i tłuszcz też zostały gdzieś wytworzone, a więc znowu jakieś miejsce na Ziemi zostało przeznaczone zamiast na dziką przyrodę, to na uprawę trzciny cukrowej, palmy olejowej czy hodowlę zwierząt. 

Niestety, tego rodzaju praktyki doskonale służą coraz mniej licznym i coraz bogatszym koncernom na różne sposoby związanym z rolnictwem, np. spożywczym i biochemicznym. Po prostu im większy obrót żywnością, łącznie z jej marnowaniem, tym większe zarobki. Dlatego najwięcej złego dzieje się na Globalnej Północy [m.in. Europa, USA, Kanada, Rosja, Japonia, Australia, Nowa Zelandia], której ludność stać na kupowanie, ale i marnowanie żywności. Szczególnie łatwo, z powodów kulturowych i historycznych, namówić do konsumpcji mięsa, nabiału i jaja  – to osobny, bardzo ciekawy temat omówiony choćby w jednym z ostatnich raportów Greenpeace. 

Wystarczyłoby więc przestać hodować tyle zwierząt, przestać tyle wyrzucać, czasami przestać tyle jeść – znów, chodzi tutaj przede wszystkim o bogatą Globalną Północ – a wpływ rolnictwa na środowisko byłby znacznie mniejszy. Jeśli do tego wrócilibyśmy do lokalnej, sezonowej żywności i połączenia od nowa upraw roślin z hodowlą zwierząt, byłoby jeszcze lepiej.

Żeby wszystko funkcjonowało w zamkniętym systemie?

Tak. Jeszcze raz podkreślę: przede wszystkim minimalizujmy hodowlę zwierząt. Jeśli ona już jednak jest, to krowy niech pasą się na pastwisku, a zimą jedzą siano. Dziś zamiast tego specjalnie hoduje się dla nich różnego rodzaju paszę. W Polsce te hektary upraw kukurydzy to z reguły odmiany paszowe. 30% upraw zbożowych w naszym kraju idzie na paszę. Paszę sprowadza się też z Ameryki Południowej, a z Afryki mączkę rybną. Mięso wytwarzane w Europie jest pozornie tanie, bo nie uwzględnia takich kosztów środowiskowych.

Do czego to może doprowadzić?

Do smutnych sytuacji. Polska jest jednym z głównych źródeł ptactwa, zwłaszcza kur. Ponad połowa z nich idzie na eksport, podobnie jak z całej Europy np. do Afryki. Ponieważ są tańsze od kur tam hodowanych, tamtejsze hodowle znikają. Kiedy łańcuch dostaw zostanie przerwany, może to doprowadzić do braków żywności. Co widać dziś na przykładzie pszenicy z Ukrainy, od której uzależnione są niektóre afrykańskie kraje. Zaczyna się dramat. I głód.

Rozmawiał Szymon Bujalski

Dr. hab. Paulina Kramarz – profesora nadzwyczajna Uniwersytetu Jagiellońskiego w Instytucie Nauk o Środowisku, jest współautorką publikacji dotyczących ekologii bezkręgowców lądowych, z czego część dotyczy ekotoksykologii, upraw GMO oraz biologicznej ochrony upraw. Obecnie zajmuje się przede wszystkim aspektami ewolucyjnymi i ekologicznymi fizjologii owadów oraz popularyzacją nauki. Współpracuje z organizacjami pozarządowymi oraz ruchami oddolnymi. Współtworzyła i współprowadzi portal popularnonaukowy Nauka dla Przyrody.

The post Od pestycydów po marnowanie. Tak zepsuliśmy światowe rolnictwo – wywiad z prof. Pauliną Kramarz appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Globalne ocieplenie powoduje niższe plony

Lądy ogrzewają się szybciej niż obszary nad oceanami. W dekadzie 2011–2020 temperatury nad nimi były o 1,59° wyższe niż w okresie 1850-1900 (IPCC, 2021). Powoduje to, wraz ze zmianami częstotliwości i rodzaju opadów:

• przesunięcia początku i końca sezonu wegetacyjnego,
• redukcję dostępności wody,
• czy zmianę składu gatunkowego i liczebności owadów zamieszkujących dane tereny (zarówno pożytecznych, takich jak zapylacze, jak i tych, które powodują szkody w uprawach). 

Im szybciej następują te zmiany, tym przystosowanie się do nich jest trudniejsze. Stosowane środki czy techniki mogą okazać się niewystarczające dla utrzymania wysokości produkcji w gospodarstwach już w ciągu najbliższych kilku lat. Utrudnia to planowanie upraw czy prowadzenie hodowli w sposób opłacalny. Rolnictwu dużo trudniej jest też zaadaptować się do ekstremów pogodowych, niż do zmieniających się średnich temperatur czy sum opadów. Tropikalne noce, fale upałów czy susze mogą całkowicie zniszczyć plony, a silne opady czy zalania utrudniać lub uniemożliwiać prowadzenie prac agrotechnicznych, powodować straty w związku z pojawianiem się warunków beztlenowych w  glebie (obumieranie korzeni, rozwój chorób korzeni) oraz znacznie nasilać erozję, niszcząc żyzną warstwę gleby. 

Wzrost temperatury Ziemi już teraz kształtuje wysokości plonów na całym świecie powodując np. ich globalny spadek o ok. 13% w przypadku palmy oleistej czy wzrost o ok. 3,5% dla soi.  Negatywy wpływ globalnego ocieplenia widoczny jest przede wszystkim w Europie (w zachodniej i południowej części kontynentu plony głównych upraw zmniejszyły się o ok. 6-21%), południowej części Afryki i Australii, natomiast pozytywny w Ameryce Łacińskiej. Przykładowo w Chinach straty w przypadku upraw kukurydzy i soi (łącznie) związane ze zmianą klimatu wyniosły ok. 820 mln dolarów pierwszej dekadzie XXI w., a w USA straty sektora hodowlanego wynikające z upałów szacowane są na 1,7-2,4 mld dolarów rocznie.

W przypadku Europy dużym problemem są i będą coraz częstsze i silniejsze susze. Przy wzroście globalnej temperatury o 3^oC – co przy obecnych politykach nastąpi przed 2100 rokiem – obszar objęty suszami zwiększy się o 40%, będzie też pojawiać się coraz więcej susz ekstremalnych.  Ograniczenie tempa wzrostu temperatury Ziemi jest więc kluczowe z punktu widzenia rolnictwa, a utrzymanie progu ocieplenia dobrze poniżej 2^o pozwoli zmniejszyć ilość negatywnych konsekwencji zmiany klimatu  (Chen i in., 2016, Samaniego i in. 2018, Grillakis 2019, raport IPCC Climate Change and Land, 2019, Ray i in., 2019, Cheng i in., 2022).

Zmiany użytkowania terenu zmieniają klimat

Mimo że dla rolnictwa ograniczenie zmiany klimatu jest kluczowe, to niestety w coraz większym stopniu przyczynia się ono do nasilania problemu. W ostatnich dekadach emisje gazów cieplarnianych (szczególnie metanu, CH₄ i podtlenku azotu, N₂O) związane z działalnością rolniczą, gwałtownie rosną, przyczyniając się do nasilania efektu cieplarnianego i ocieplenia klimatu. W skali globalnej głównymi przyczynami są coraz większe pogłowie hodowanych przeżuwaczy (krowy, owce itp.), oraz powiększanie areału ziem uprawnych i pastwisk kosztem lasów i terenów trawiastych wynikające ze wzrostu liczby ludzi i – przede wszystkim – zwierząt hodowlanych do wyżywienia. Wzrost zapotrzebowania na ziemię rolnąjest częściowo kompensowany poprawą wydajności upraw, wynikającą m.in. z zastosowania coraz lepszych technik. Jednak w ostatnich dekadach, w wielu regionach świata, raportuje się spadek tempa wzrostu lub stagnację plonów. 

Przekształcanie terenów naturalnych w rolne wiąże się z bezpośrednim uwalnianiem CO₂ z rozkładu/spalania roślin porastających te tereny i z naruszonej gleby, może także powodować zmniejszanie pochłaniania zarówno CO₂, jak i CH₄ i N₂O. To wynik zastąpienia wielogatunkowych ekosystemów, skutecznie „wyciągających” CO₂ z atmosfery monokulturami składającymi się najczęściej z roślin jednorocznych, ale także osuszania/niszczenia gleby, wprowadzania do niej nawozów i środków ochrony roślin itp. Z tego powodu ziemia rolna, obok obszarów wodno-lądowych (np. bagien), jest jednym z głównych źródeł gazów cieplarnianych innych niż CO₂. Istnieje jednak wiele technik rolniczych, które mogą chociaż częściowo rekompensować te emisje (Grillakis 2019, raport IPCC Climate Change and Land, 2019, Ray i in., 2019). O niektórych z nich przeczytasz w naszym kolejnym artykule.

Zmiany użytkowania terenu mają znaczenie także dla albedo danych obszarów.  Zastąpienie ciemnej powierzchni lasu jasną powierzchnią upraw może więc mieć teoretycznie „chłodzący” wpływ na klimat. Problem w tym, że może on zostać łatwo zniwelowany zarówno w związku z emisjami gazów cieplarnianych ale także ze zmianą wielkości ewapotranspiracji. Ewapotranspiracja nad lasami jest większa niż nad terenami pokrytymi niską roślinnością, co powoduje że obszary zalesione są chłodniejsze. Ma to znaczenie dla lokalnego mikroklimatu. Badania naukowe pokazały też, że suche, nagrzane masy powietrza tworzące się latem nad polami i obszarami pokrytymi niską roślinnością mogą przenosząc się nad inne regiony powodować lub nasilać na nich susze (zobacz: Drzewka pomarańczowe? Raczej susze i grad oraz Podniebne rzeki: jak wylesianie wpływa na globalny cykl hydrologiczny).

Z drugiej strony zimą, jeśli pada śnieg, albedo pól będzie niższe niż lasów. Pewnym rozwiązaniem może być więc używanie jasnych gatunków/odmian roślin na terenach z ciemnymi glebami i ogólnie utrzymywanie pokrywy roślinnej na polach (np. poprzez wysiewanie międzyplonów, czyli roślin, które zdążą urosnąć między zbiorami jednych a porą wysiewu kolejnych „głównych” upraw). Suma tych efektów może być jednak w skali świata trudna do policzenia (Kaye i Quemada, 2017, raport IPCC Climate Change and Land, 2019).

Erozja i nawożenie

Pokrycie terenu ma też wpływ na erozję gleby. Odsłonięta gleba jest w dużo większym stopniu narażona na wywiewanie i wymywanie najbardziej żyznej, wierzchniej warstwy. Procesy erozji (wietrznej i wodnej) są o tyle istotne z klimatycznego punktu widzenia, że zubażają glebowe magazyny węgla organicznego (więcej na ten temat przeczytasz w kolejnym artykule). Obniżają także plony, gdyż niszczona jest struktura gleby, a jednocześnie tracone są cenne dla roślin składniki odżywcze. Coraz więcej badań naukowych wskazuje na to, że zdrowie gleby jest kluczowe dla wytwarzania żywności, a obecność w niej m.in. symbiotycznych grzybów mikoryzowych wspomaga lepszy rozwój roślin.   

Do składników odżywczych należą między innymi azot i fosfor, dostarczane na pola uprawne głównie w formie nawozów. Jeśli nie zostaną pobrane przez rośliny, są łatwo wymywane z odkrytego pola przez wodę. Trafiają ostatecznie do mórz i oceanów, gdzie przyczyniają się do powstawania tzw. martwych stref. Oprócz negatywnego wpływu na rybołówstwo, te strefy to także duże źródło podtlenku azotu. Im więcej jest w glebie  niewykorzystanych przez rośliny składników takich jak azot, tym ten problem jest bardziej dotkliwy.

W ograniczaniu tego zjawiska pomagają wspomniane wcześniej międzyplony. Pobierają część składników odżywczych, które pozostały w glebie po zebraniu plonu głównego. Dodatkowo korzenie roślin „wiążą” cząsteczki gleby ograniczając ich przemieszczanie, a liście tworzą korzystniejszy mikroklimat zmniejszając np.: stopień nasłonecznienia gleby latem, a więc i jej przesuszania, które ułatwia wywiewanie ziemi (erozja wiatrowa).

Międzyplony mogą też służyć jako tak zwane „zielone nawozy”, czyli rośliny wzbogacające glebę w substancje odżywcze – klasycznym przykładem są rośliny motylkowe, które w warstwie korzeniowej zawierają symbiotyczne bakterie wiążące azot. Takie uprawy mogą być też przeznaczane na paszę dla zwierząt hodowlanych, co umożliwia ograniczenie wielkości obszarów przeznaczanych wyłącznie na uprawy paszowe. Widać więc, że odpowiednie techniki i właściwie gospodarowanie nawozami (mineralnymi i organicznymi) może mieć znaczenie nie tylko dla wysokości plonów, budżetu gospodarstwa, emisji gazów cieplarnianych na polu (głównie podtlenku azotu), ale i procesów zachodzących w dużej odległości od pól (więcej o tym przeczytasz jednym z kolejnych artykułów). 

Spalanie biomasy i akwakultura

Choć wielu z nas „spalanie biomasy” kojarzy się przede wszystkim z energetyką, to w rzeczywistości tego rodzaju aktywności często realizuje się w związku z rolnictwem. Chodzi o tradycyjne wypalanie ściernisk, lasów czy traw, ale także domowe piece na biomasę (używane do ogrzewania i gotowania posiłków).  Spalanie biomasy odpowiada za ok. 11% całkowitych emisji antropogenicznych N₂O, do tego jest jednym z głównych światowych źródeł aerozoli węglanowych (carbonaceous aerosols). Aerozole węglanowe mają negatywny wpływ na ludzkie zdrowie. Dodatkowo, zawarty w nich „czarny węgiel” (black carbon, czy po prostu sadza) absorbuje promieniowanie słoneczne nasilając ocieplenie klimatu (zarówno wtedy, gdy unosi się w powietrzu, jak i wtedy gdy osiada na powierzchni Ziemi i pokrywa jaśniejsze powierzchnie).

Emisje N₂O związane są także z akwakulturą, czyli hodowlą organizmów wodnych (głównie ryb i „owoców morza”). Choć są niewielkie, to rosną najszybciej ze wszystkich źródeł N₂O (ok. 7% rocznie). Ze względu na gwałtownie postępujące wyczerpywanie łowisk morskich, prognozowany jest coraz większy rozwój akwakultury, przez co emisje N₂O z nią związane mogą osiągnąć w 2030 r. ponad 5,5% całości emisji antropogenicznych tego gazu. Bezpośrednim źródłem są tu mikroorganizmy wodne przetwarzające związki azotu pochodzące np.: z resztek wysokobiałkowej paszy dla ryb (Hu i in., 2012, raport IPCC Climate Change and Land, 2019, MacLeod i in., 2020, Zhou i in., 2021). 

Krowy i ryżowiska

Pisząc o wpływie rolnictwa na klimat nie można zapomnieć także o hodowli innych zwierząt. Od 2000 r. ok. 1/3 całkowitych światowych antropogenicznych emisji metanu pochodzi z fermentacji jelitowej przeżuwaczy. Choć podejmowane są różne próby wpływania na ilość metanu produkowanego przez zwierzęta na przykład poprzez: 

• zmianę diety (lepsza jakość, bardziej strawna pasza),
• podawanie suplementów i dodatków paszowych do paszy (zmniejszających  produkcję metanu poprzez pozytywne oddziaływanie na mikroorganizmy w układzie pokarmowym przeżuwaczy),
• odpowiedni chów i hodowlę (lepsze praktyki utrzymania zwierząt, hodowla nowych lub starych ras odporniejszych na warunki środowiskowe),

to największy potencjał ograniczenia tych emisji jest jednak po stronie popytu. Mniejsze zapotrzebowanie na mięso i produkty mleczne obniżyłoby pogłowie przeżuwaczy (obecnie na świecie żyje np.: ok. 1,5  mld krów). Ponieważ zwierzęta potrzebują ogromnych ilości paszy (przeznacza się na nią np.  3/4 światowych plonów soi), to  pozwoliłoby to także „uwolnić” ziemię na inne cele np.: pochłanianie CO₂ (zobacz też: Klimatyczny ślad kotleta).

Innym dużym źródłem metanu są pola ryżowe. Odpowiednio stosowana technika ich osuszania i nawadniania pomaga jednak obniżać ten emisje. Eksperymenty na Filipinach pokazały, że można  zarządzać ścierniskiem (dobierać momenty zwożenia słomy i zalewania pól) w taki sposób, że emisje CH₄ z pola spadają nawet o ok. 70%. I choć „zysk” z takich zabiegów był częściowo niwelowany przez rosnące emisje N₂O, to ostatecznie i tak pola eksperymentalne wypadały dużo lepiej pod względem klimatycznym niż uprawy konwencjonalne. 

Skuteczne w ograniczaniu emisji są także tradycyjne techniki rolnicze takie jak praktykowane w Chinach łączenie upraw ryżu z hodowlą ryb (np.: tilapii i karpi). Pozwala to zmniejszać emisje CH₄  nawet o 30-40% w stosunku do konwencjonalnych upraw, gdyż ryby zjadając część roślin zmniejszają ilość biomasy ulegającej później beztlenowemu rozkładowi w wodzie. Dodatkowo żywią się owadami żerującymi na ryżu, liśćmi zainfekowanymi chorobami oraz chwastami, co umożliwia ograniczenie zużycia pestycydów. Łączenie upraw z hodowlą zwierząt jest także sposobem na zwiększenie odporności gospodarstwa na klęski naturalne, co  poprawia również lokalne bezpieczeństwo żywnościowe.

Sam sposób postępowania z glebami może też wpływać na bilans metanu, pozwalając chociażby zmniejszać jego ilość w atmosferze poprzez zabiegi zwiększające jego pochłanianie przez gleby. Podobnie jak w przypadku N₂O, kluczowe jest tu ograniczenie nawożenia i poprawa struktury gleby. Duży potencjał mitygacyjny w przypadku metanu ma utrzymanie naturalnych lasów i ekosystemów trawiastych, badania pokazują, że mogą one w XXI w. „pobrać” ok. 1 Tg metan CH₄ (Lu i Li, 2006, Altieri  i in., 2017, Singh i Singh, 2017, Samoy-Pascual i in., 2019, Hou i in., 2020, Sander i in., 2020).  

Transformacja rolnictwa – adaptacja i mitygacja jednocześnie

Wiele technik ograniczania emisji gazów cieplarnianych w gospodarstwach rolnych przynosi bezpośrednie lub pośrednie korzyści finansowe i jednocześnie pozwala na adaptację do zmiany klimatu. Transformacja rolnictwa, która jest potrzebna ze względu na obecną sytuację systemów ziemskich, może więc godzić zarówno cele gospodarcze (zysk rolnika), społeczne (dostarczanie żywności) jak i środowiskowe (zmniejszenie presji na środowisko naturalne) (zobacz też: To nie jest „tylko” kryzys klimatyczny. To kryzys planetarny).

Działania mitygacyjne w rolnictwie są o tyle istotne, że prognozy dotyczące zmian w światowych zasobach zgromadzonego w glebach węgla organicznego w XXI w. są bardzo rozbieżne: od straty 37 Gt do zyskania 146 Gt. Kluczową niepewnością jest różnica między wynikającym z ocieplenia nasileniem emisji CO₂ (oddychanie roślin i mikroorganizmów), a zwiększonym tempem pobieraniem węgla przez rośliny.

Większe emisje z roślinności i gleb będą neutralizowały potencjalny wzrost pochłaniania na skutek „nawożenia” CO₂, do tego mała dostępność składników odżywczych, takich jak azot i fosfor, może ograniczać wzrost roślin i tempo gromadzenia przez nie węgla nawet o ok. 65%. Co więcej, odpowiedź roślinności i rezerwuaru węgla organicznego w glebach na wzrost ilości CO₂ w atmosferze i zmianę klimatu nie jest dobrze potwierdzona obserwacjami. Przy tylu niepewnościach techniki stosowane w rolnictwie mogą pomóc przechylić szalę w którąś stronę albo chociaż przyczynić się do zrównoważenia emisji z systemu żywnościowego, które z oczywistych powodów są niemożliwe do całkowitego wyeliminowania, jednocześnie podnosząc odporność gospodarstw na konsekwencje zmiany klimatu. 

Techniki rolnicze sprzyjające adaptacji i mitygacji globalnego ocieplenia

Celem zarządzania ziemią powinno być zapewnienie jej długoterminowej produktywności i funkcjonalności środowiskowej, tak by produkcja rolna mogła trwale odpowiadać na potrzeby społeczeństwa (takie gospodarowanie nazywamy „zrównoważonym”). Z tego powodu IPCC wśród technik przyszłości wymienia m.in.:

• agroekologię,
• różne systemy bazujące na ochronie gleby,
• technologie precyzyjnego zarządzania gospodarstwem,
• włączanie metod opartych na naturalnych rozwiązaniach (np.: ochrona przed szkodnikami z wykorzystaniem ich naturalnych wrogów, czyli biologiczną ochronę upraw)
• zwiększanie agroróżnorodności (płodozmian, międzyplony, odmiany/rasy lokalne, polikultury roślin). 

Ostatni wymieniony sposób jest bardzo istotny z punktu widzenia adaptacji i bezpieczeństwa żywnościowego. W ciągu XX w. 75% roślin jadalnych zostało utraconych na skutek zastępowania ich jednolitymi genetycznie, wysokowydajnymi odmianami, a ok. 80% światowej powierzchni pól jest obsianych garstką zbóż takich jak kukurydza, pszenica, ryż, soja i parę innych. Ma to swoją cenę  – w przypadku bardzo wyspecjalizowanych gospodarstw wystąpienie jakiegoś ekstremum – późnych przymrozków, gradu, upałów czy suszy, może całkowicie zniszczyć uprawy, a epidemie chorób mogą mieć katastrofalne skutki nawet na skalę całego kontynentu (np.:  afrykański pomór świń). Większe zróżnicowanie genetyczne jest pewnego rodzaju polisą ubezpieczeniową, pozwalającą selekcjonować w przyszłości gatunki, rasy i odmiany lepiej przystosowane do nowego, ziemskiego klimatu.

W przypadku farmerów z państw rozwijających się, gospodarujących na małym areale, powrót do lub utrzymanie tradycyjnych technik, bardziej opartych na współdziałaniu z naturą, ponownym połączeniu upraw roślin z hodowlą zwierząt, może wspomóc adaptację, a także poprawić funkcjonowanie lokalnych ekosystemów i społeczeństw. Takie systemy rolnicze są najczęściej dużo bardziej odporne na ekstremalne zdarzenia pogodowe, epidemie chorób czy też pojawy organizmów żerujących na uprawach (tak zwanych szkodników). Wymagają też minimalnego użycia zewnętrznych środków co zmniejsza uzależnienie gospodarstwa od wahań cen/dostępności produktów na światowych rynkach, takich jak nawozy sztuczne, czy też chemiczne środki ochrony upraw, zmniejszając jednocześnie mechnizację rolnictwa oraz zużycie paliw kopalnych używanych przy stosowaniu tego rodzaju środków chemicznych. 

Dodatkowo intensyfikacja polegająca na łączeniu produkcji roślinnej i zwierzęcej (np.: pola ryżowe wykorzystywane do hodowli ryb lub skorupiaków czy sylwopastoralizm) może podnieść produktywność gospodarstw, zmniejszyć intensywność emisji z nimi związanych i działać jako dodatkowa opcja adaptacji do zmiany klimatu. Ogólnie zróżnicowanie produkcji jest szansą utrzymania choć części dochodu gospodarstwa w przypadku ekstremalnych zdarzeń. Ważne jest jednak aby rozwiązania były dostosowane do lokalnego kontekstu i warunków, zarówno klimatycznych, jak i społecznych.

W przypadku rolnictwa nie można tak naprawdę rozdzielić mitygacji i adaptacji – wszystkie elementy są ze sobą powiązane i wymagają skoordynowanych działań na różnych szczeblach. Rozwiązanie problemu emisji i zapewnienia żywności w dużo większym stopniu może się jednak opierać nie na wielkoskalowych projektach, ale na aspektach społecznych rolnictwa. Bez dialogu z rolnikami, bez uwzględnienia ich wiedzy i doświadczenia, a także – w skali świata – bez zadbania o prawa ludzi, dostęp do ziemi kobiet i ludności rdzennej, trudno będzie bowiem wdrożyć jakiekolwiek zmiany techniczne (Mbow i in., 2014, Thornton i Herrero, 2015, Kaye i Quemada, 2017, Singh i Singh, 2017, raport IPCC Climate Change and Land, 2019).

Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna: dr hab. Paulina Kramarz

The post Rolnictwo wpływa na klimat, klimat wpływa na rolnictwo appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

1. BECCS – co to właściwie jest?

BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage – bioenergia z wyłapywaniem i magazynowaniem węgla) to wykorzystanie technologii pozyskiwania energii z biomasy z jednoczesnym przechwytywaniem CO₂ i magazynowaniem go w formacjach geologicznych. 

Jak to dokładniej wygląda? Rośliny, rosnąc, pobierają CO₂ z atmosfery i gromadzą w swoich tkankach pierwiastkowy węgiel (C). Spalając lub fermentując uzyskaną z nich biomasę, można uzyskać nośniki energii (energia elektryczna, paliwa). CO₂ będący odpadem w tych procesach zostaje wyłapany zanim trafi do atmosfery, a następnie uwięziony w pokładach geologicznych na co najmniej setki lat. Obecnie za takie magazyny służą głównie wyczerpane pokłady ropy i gazu, ale mogą to być także podziemne zbiorniki słonowodne/solanki. Szacunki dotyczące możliwości magazynowania geologicznego  wynoszą 1680–24 000 GtCO₂ -wystarczająco dużo co najmniej na to stulecie. 

Przeczytaj więcej o magazynowaniu CO2 i wiązaniu CO2.

W rezultacie BECCS następuje „przetransferowanie” CO₂ z atmosfery pod ziemię – zakładając, że emisje związane z dostarczeniem biomasy i przechwyceniem CO₂ nie przekraczają ilości usuniętej z atmosfery poprzez fotosyntezę. W ten sposób BECCS może zapewnić tzw. negatywne emisje, czyli zmniejszać stężenie CO₂ w atmosferze, jednocześnie dostarczając energii (raport IPCC 1,5^oC, 2018, Fajardy i in., 2019).

Choć bioenergia jest w tym momencie najszerzej wykorzystywanym na świecie źródłem energii odnawialnej, to technologie BECCS nie są zbyt dobrze rozwinięte. Istniejące instalacje wyłapują CO₂ wytwarzany bądź przy spalaniu biomasy podczas produkcji energii, bądź przy produkcji biopaliw (np. z fermentacji przy produkcji bioetanolu). Paliwa są jednak produkowane po to, by ostatecznie również je spalić (np. w silniku pojazdu) i CO₂ emitowany w tym procesie już wychwytywany nie jest (na tym etapie uwalniane jest ok. 25-30% węgla zawartego w pierwotnej biomasie). Przykładem działającej instalacji jest fabryka etanolu z kukurydzy koncernu Archer Daniel Midland w Decatur (Illinois, USA), gdzie CO₂ z fermentacji jest wychwytywany i przechowywany w pobliskim składowisku geologicznym. Rocznie jest to milion ton CO₂ (Fajardy i in., 2019, raport Global Status of CCS, 2020).

2. Jak bardzo BECCS pozwoli zmniejszyć stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze?

Mimo że technologie BECCS są raczkujące, to większość scenariuszy emisji, w których globalna temperatura nie rośnie powyżej 1,5-2°C, opiera się na nich w dużym stopniu. Aby Ziemia nie ogrzała się o więcej niż 1,5°C, w XXI wieku trzeba by wdrożyć BECCS pozwalający usunąć z atmosfery w sumie 480 GtCO₂ (mediana), w tym do roku 2050 nawet do 140 GtCO₂. 

Tak szerokie użycie wynika m.in. z tego, że BECCS jest wskazywany w raporcie IPCC Climate Change & Land jako jedno z 3 najskuteczniejszych działań mitygacyjnych związanych z użytkowaniem terenów: miałoby pozwolić na ograniczenie emisji o 0,4–11,3 GtCO_2e  rocznie. Pozostałe dwa, zalesianie/odtwarzanie lasów oraz gromadzenie węgla organicznego przez gleby pól uprawnych i terenów wypasowych, mają potencjał pochłaniania odpowiednio 0,5–10,1 i 0,4–8,6 GtCO_2e rocznie (raport IPCC 1,5^oC, 2018).  

Choć sumaryczny potencjał tych rozwiązań może wydawać się duży, to tak naprawdę jest niemożliwy do osiągnięcia ze względu chociażby na ograniczoną ilość ziemi, którą dysponujemy. Gdy jeszcze uwzględnimy wymogi pozyskiwania biomasy w sposób zrównoważony, to potencjał BECCS spada do co najwyżej 5 GtCO_2e  rocznie. Na dodatek pewność naukowców co do dokładnego potencjału BECCS jest niska ze względu na przyjmowane, często rozbieżne, założenia. Chodzi między innymi o:

• wysokość plonów upraw energetycznych,
• niepełne wyliczenia odnośnie procesów zachodzących w ekosystemach,
• emisje związane z usuwaniem naturalnej roślinności pod uprawy energetyczne i z późniejszym uprawianiem roślin energetycznych. 

Wyliczenia utrudnia jeszcze rosnąca temperatura Ziemi, która na bieżąco oddziałuje na np. ilość CO₂ uwalnianego z gleb czy wysokość plonów. Zresztą samo wdrożenie na dużą skalę rozwiązań takich jak bioenergia czy zalesianie też nie będzie obojętne, jeśli chodzi o klimat planety, nie tylko ze względu na bilans gazów cieplarnianych ale np. wpływ na albedo (raport IPCC 1,5^oC, 2018, raport IPCC Climate Change & Land, 2019).

Ostateczny efekt netto BECCS zależy do tego ostatecznie od całości emisji związanych z uprawą i przetwarzaniem biomasy wśród których są: 

• bezpośrednie emisje CO₂ z użycia energii podczas uprawy, zbioru, przetwórstwa i transportu,
• emisje CH₄ i N₂O związane z suszeniem biomasy czy użyciem nawozów,
• bezpośrednia utrata węgla z gleb z powodu zmiany użytkowania terenu (np. ekosystemu trawiastego na uprawy roślin energetycznych).

Na przykład według wyliczeń zespołu Tima Searchingera, emisje ze zmiany użytkowania terenu pod uprawę kukurydzy na bioetanol w USA zostaną „wyzerowane” dzięki korzyściom zastąpienia benzyny etanolem dopiero po 167 latach. Oznacza to, że uwzględniając straty węgla z gleb, sumaryczne emisje gazów cieplarnianych z etanolu są prawie 2x większe niż z benzyny na każdy przejechany kilometr w ciągu pierwszych 30 lat. Ogólnie emisje z całego cyklu pozyskiwania biomasy mogą więc potencjalnie przekroczyć ilość CO₂ wyłapanego w ramach CCS. 

Ryzyko jest wyższe właśnie w przypadku produkcji biopaliw. Na przykład przy produkcji bioetanolu, tylko emisje CO₂ z fermentacji (15% ilości węgla zawartego w biomasie) mogą zostać przechwycone. W tej sytuacji emisje towarzyszące wytworzeniu i wykorzystaniu o bioetanolu muszą być bardzo niskie, żeby udało się uzyskać „negatywne emisje”. Oznacza to, że nie cały CO₂ związany przez rośliny zostanie zgromadzony pod ziemią w wyniku BECCS (zobacz il. 4). Do tego w niektórych sytuacjach instalacja BECCS może potrzebować więcej lub niemal tyle samo energii co produkuje (proces CCS jest energochłonny). Na przykład w przypadku wilgotnej biomasy wożonej do spalenia na długie dystanse, ilość energii uzyskanej, w stosunku do sumarycznie użytej, może być bardzo mała (Searchinger T. i in. 2008, Vaughan i in., 2018, Fajardy i in., 2019).

3. Jakie zagrożenia przynosi BECCS?

Oprócz niepewności co do rzeczywistego potencjału BECCS, technologie te mają jeszcze inne poważne wady. Produkcja biomasy zasadniczo wymaga gleby (chyba, że mowa o algach), azotu, fosforu i wody, przez co niektórzy naukowcy wskazują, że wielkoskalowe wdrożenie BECCS może z dużym prawdopodobieństwem przybliżyć systemy ziemskie do granicy planetarnej w zakresie użycia słodkiej wody i pogorszyć sytuację w zakresie bioróżnorodności i przepływów biochemicznych Fajardy i in., 2019, Creutzig i in., 2021. Oznacza też bardzo duży wzrost zapotrzebowania  na ziemię. W scenariuszach ograniczania temperatury Ziemi do maksymalnie 1,5°C uprawy  energetyczne musiałyby do roku 2050 obejmować nawet 700 mln ha. Biorąc pod uwagę, że pola i pastwiska zajmują obecnie ok.1600 mln ha jest to bardzo dużo ziemi (raport IPCC 1,5^oC, 2018). Duże użycie biomasy bez i z BECCS może więc w przyszłości wzmóc presję zarówno na tereny naturalne jak i na ziemię rolną. Wzrost cen ziemi rolnej może powodować wzrost cen żywności. 

Intensyfikacja rolnictwa w celu uzyskania większych plonów może prowadzić do degradacji gleby czy zwiększonego użycia nawozów i środków ochrony roślin. W miejscach gdzie występują niedobory wody, uprawy energetyczne mogą konkurować o nią np. ze zbożami. Z tego względu scenariusze mitygacji oparte o wykorzystanie dużych obszarów ziemi mogą z dużą pewnością oddalić osiągnięcie celów zrównoważonego rozwoju, takich jak brak biedy, brak głodu i utrzymanie bioróżnorodności na lądach. 

Sposobem na łagodzenie tych negatywnych skutków może być zrównoważone zarządzanie produkcją biomasy. IPCC szacuje że ok. 100-400 mln ha może zostać przeznaczone na produkcję bioenergii bez znaczącego ryzyka dla bezpieczeństwa żywnościowego, usług ekosystemowych i zasobów słodkiej wody. W takiej skali uprawy niektórych roślin energetycznych mogą nawet przynosić korzyści z punktu widzenia klimatu czy środowiska np. sadzenie wieloletnich traw (chociażby gatunków miskantów) może zwiększać zawartość węgla w glebie czy zapobiegać pustynnieniu na niektórych obszarach (raport IPCC 1,5^oC, 2018).

Wszystko to oznacza, że choć techniczny potencjał BECCS jest duży, to spada po uwzględnieniu ograniczeń środowiskowych, społecznych, politycznych, technicznych, ekonomicznych i geograficznych. Na przykład odpowiednie polityki, wieloletnie plany zarządzania, skuteczny rząd są potrzebne aby zarządzać podziemnymi zbiornikami CO₂ i niwelować ryzyko wycieków. Aczkolwiek według badań, nawet przy złym zarządzaniu, ok. 70-80% CO₂ wtłoczonego pod ziemię pozostaje w magazynie przez co najmniej 10 000 lat, co pokazuje, że BECCS (i ogólnie technologie CCS) może być skutecznym narzędziem do „wyciągania” CO₂ z atmosfery, nawet jeśli nie jesteśmy w stanie zagwarantować całkowitej trwałości magazynów. (Alcalde i in., 2018, raport IPCC 1,5^_oC, 2018).

Na BECCS jeszcze poczekamy

Wdrożenie BECCS w skali potrzebnej do tego, by faktycznie miało to znaczenie dla stężenia CO₂ w atmosferze, będzie wymagało zdecydowanego przyspieszenia rozwoju technologicznego. Na ten moment rozwój wszystkich technologii CCS jest powolny i nie ma niemal żadnych przykładów wielkoskalowego wdrożenia. W przypadku BECCS wszystkie funkcjonujące obecnie obiekty przechwytują około 1,5 mln ton CO₂ rocznie, co jest zaniedbywaną ilością w porównaniu do rocznych antropogenicznych emisji CO₂ (ok. 36 mld ton). 

Przejście od niemal niczego do dziesiątek gigaton w nadchodzących dekadach, wymaga ogromnych inwestycji. Szacunki mówią o ok. 260 mld dolarów rocznie do roku 2050. Niektóre scenariusze ograniczania emisji zakładają wdrożenie BECCS do końca tego wieku w skali porównywalnej wielkością do 2/3 wielkości obecnego przemysłu paliw kopalnych (raport IPCC 1,5^oC, 2018, Vaughan i in., 2018, Fajardy i in., 2019, Osman i in., 2021, Regufe i in., 2021).

Trudno powiedzieć, czy to jest w ogóle realne. Z tego powodu naukowcy podkreślają, że konieczne jest jak najszybsze i jak najbardziej radykalne obniżanie emisji ze wszystkich sektorów gospodarki, a BECCS mogłoby wtedy pozostać opcją równoważenia emisji tam, gdzie ich ograniczenie jest przy obecnych technologiach trudne. Dotyczy to np. produkcji żywności, choć w tym przypadku zmiany po stronie popytu (np. zmiany dietetyczne) i produkcji (np. intensyfikacja produkcji rolnej) są i tak konieczne aby jak najbardziej minimalizować potrzebę korzystania z technologii „negatywnych emisji” (zobacz też „Klimatyczny ślad kotleta”).  

Im dłużej będziemy jednak zwlekać z ograniczaniem emisji tym bardziej będziemy w przyszłości zależni od szybkiego wdrażania technologii, która obecnie jest w powijakach. Co więcej, wyliczenia ile CO₂ może zostać wychwycone w drugiej połowie XXI w. mogą nie mieć zupełnie znaczenia, jeśli ze względu na nasz brak działań zostaną wcześniej uruchomione sprzężenia zwrotne w systemie klimatycznym skutkujące uwolnieniem ogromnych ilości gazów cieplarnianych. IPCC wskazuje wręcz, że poleganie na BECCS niesie pewne moralne zagrożenia (moral hazards). Obietnice wdrożenia technologii usuwania CO₂ mogą powstrzymywać lub opóźniać redukowanie emisji w różnych sektorach. Konsekwencją będzie większe ryzyko niepowodzenia mitygacji i przekroczenie „bezpiecznych”  progów temperaturowych, a także przeniesienie ciężaru mitygacji i katastrofalnej zmiany klimatu na przyszłe pokolenia (raport IPCC 1,5^oC, 2018, raport IPCC Climate Change&Land, 2019, Creutzig i in., 2021). 

Anna Sierpińska, konsultacja dr. inż. Katarzyna Dąbkowska-Susfał 

The post Trzy pytania o BECCS appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.