Tungo sa Soil-based na solusyon para sa pagbabago ng Klima 

Sinuri ng isang bagong pag-aaral ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng biomolecules at clay mineral sa lupa at nagbigay-liwanag sa mga salik na nakakaimpluwensya sa pag-trap ng plant-based na carbon sa lupa. Napag-alaman na ang singil sa biomolecules at clay minerals, istraktura ng biomolecules, natural na metal constituents sa lupa at pagpapares sa pagitan ng biomolecules ay gumaganap ng mga pangunahing tungkulin sa pagsamsam ng carbon sa lupa. Habang ang pagkakaroon ng positibong sisingilin na mga ion ng metal sa mga lupa ay pinapaboran ang carbon trapping, ang electrostatic pairing sa pagitan ng mga biomolecules ay humadlang sa adsorption ng biomolecules sa clay mineral. Ang mga natuklasan ay maaaring makatulong sa paghula ng mga kemikal sa lupa na pinaka-epektibo sa pag-trap ng carbon sa lupa na kung saan, ay maaaring magbigay daan para sa mga solusyon na nakabatay sa lupa para sa pagbabawas ng carbon sa kapaligiran at para sa global warming at klima pagbabago.   

Ang carbon cycle ay nagsasangkot ng paggalaw ng carbon mula sa atmospera patungo sa mga halaman at hayop sa Earth at pabalik sa atmospera. Ang karagatan, atmospera at mga nabubuhay na organismo ay mga pangunahing reservoir o lababo kung saan umiikot ang carbon. Marami karbon ay iniimbak/sequestrated sa mga bato, sediment at lupa. Ang mga patay na organismo sa mga bato at sediment ay maaaring maging fossil fuel sa milyun-milyong taon. Ang pagsunog ng mga fossil fuel upang matugunan ang mga pangangailangan sa enerhiya ay naglalabas ng malaking halaga ng carbon sa atmospera na nagdulot sa balanse ng carbon sa atmospera at nag-ambag sa global warming at bunga nito. klima pagbabago.  

Ang mga pagsisikap ay ginagawa upang limitahan ang global warming sa 1.5°C kumpara sa pre-industrial na antas sa 2050. Upang limitahan ang global warming sa 1.5°C, ang mga greenhouse gas emissions ay dapat na tumaas bago ang 2025 at mabawasan sa kalahati ng 2030. Gayunpaman, ang kamakailang global na stocktake ay may nagsiwalat na ang mundo ay wala sa landas na limitahan ang pagtaas ng temperatura sa 1.5°C sa pagtatapos ng siglong ito. Ang paglipat ay hindi sapat na mabilis upang makamit ang 43% na pagbawas sa greenhouse gas emission sa 2030 na maaaring limitahan ang global warming sa loob ng kasalukuyang mga ambisyon. 

Nasa ganitong konteksto ang papel ng lupa organikong carbon (SOC) sa klima pagbabago ay nakakakuha ng kahalagahan bilang isang potensyal na mapagkukunan ng carbon emission bilang tugon sa global warming pati na rin ang natural na paglubog ng atmospheric carbon.  

Ang makasaysayang legacy load ng carbon (ibig sabihin, paglabas ng humigit-kumulang 1,000 bilyong tonelada ng carbon mula noong 1750 nang magsimula ang rebolusyong pang-industriya) gayunpaman, anumang pagtaas sa temperatura ng mundo ay may potensyal na maglabas ng mas maraming carbon mula sa lupa sa atmospera kaya't kinakailangan na pangalagaan ang umiiral na mga stock ng carbon sa lupa.   

Lupa bilang lababo ng ng bahagi ng katawan karbon 

Ang lupa pa rin ang pangalawang pinakamalaking paglubog ng Earth (pagkatapos ng karagatan). ng bahagi ng katawan carbon. Nagtataglay ito ng humigit-kumulang 2,500 bilyong tonelada ng carbon na humigit-kumulang sampung beses ang halagang hawak sa atmospera, ngunit mayroon itong malaking hindi pa nagagamit na potensyal na maagaw ang atmospheric carbon. Maaaring ma-trap ang mga cropland sa pagitan ng 0.90 at 1.85 petagrams (1 Pg = 10¹⁵ gramo) ng carbon (Pg C) bawat taon, na humigit-kumulang 26–53% ng target ng “4 sa bawat 1000 Initiative” (iyon ay, 0.4% taunang rate ng paglago ng nakatayong pandaigdigang lupa ng bahagi ng katawan ang mga stock ng carbon ay maaaring mabawi ang kasalukuyang pagtaas ng carbon emission sa atmospera at mag-ambag upang matugunan ang klima target). Gayunpaman, ang interplay ng mga salik na nakakaimpluwensya sa pag-trap ng plant-based ng bahagi ng katawan bagay sa lupa ay hindi masyadong naiintindihan. 

Ano ang nakakaimpluwensya sa pagla-lock ng carbon sa lupa  

Ang isang bagong pag-aaral ay nagbibigay liwanag sa kung ano ang tumutukoy kung ang isang plant-based ng bahagi ng katawan Makukulong ang bagay kapag ito ay pumasok sa lupa o kung ito ay magtatapos sa pagpapakain ng mga mikrobyo at ibabalik ang carbon sa atmospera sa anyo ng CO.₂. Kasunod ng pagsusuri sa mga interaksyon sa pagitan ng biomolecules at clay minerals, natuklasan ng mga mananaliksik na ang singil sa biomolecules at clay minerals, istraktura ng biomolecules, natural na metal constituents sa lupa at pagpapares sa pagitan ng biomolecules ay gumaganap ng mga pangunahing tungkulin sa sequestration ng carbon sa lupa.  

Ang pagsusuri sa mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga mineral na luad at indibidwal na biomolecules ay nagsiwalat na ang pagbubuklod ay mahuhulaan. Dahil ang mga mineral na luad ay may negatibong singil, ang mga biomolecule na may positibong sisingilin na mga bahagi (lysine, histidine at threonine) ay nakaranas ng malakas na pagbubuklod. Ang pagbubuklod ay naiimpluwensyahan din ng kung ang isang biomolecule ay sapat na kakayahang umangkop upang ihanay ang mga positibong sisingilin na bahagi nito sa negatibong sisingilin na mga mineral na luad.  

Bilang karagdagan sa electrostatic charge at ang mga tampok na istruktura ng biomolecules, ang mga natural na sangkap ng metal sa lupa ay natagpuan na may mahalagang papel sa pagbubuklod sa pamamagitan ng pagbuo ng tulay. Halimbawa, ang may positibong charge na magnesium at calcium, ay bumuo ng tulay sa pagitan ng mga negatibong sisingilin na biomolecules at clay mineral upang lumikha ng isang bono na nagmumungkahi na ang mga natural na sangkap ng metal sa lupa ay maaaring mapadali ang carbon trapping sa lupa.  

Sa kabilang banda, ang electrostatic attraction sa pagitan ng mga biomolecules mismo ay nakakaapekto sa pagbubuklod nang masama. Sa katunayan, ang enerhiya ng pag-akit sa pagitan ng mga biomolecule ay natagpuan na mas mataas kaysa sa enerhiya ng pagkahumaling ng isang biomolecule sa clay mineral. Nangangahulugan ito ng pagbaba ng adsorption ng biomolecules sa clay. Kaya, habang ang pagkakaroon ng positibong sisingilin na mga ion ng metal sa mga lupa ay pinapaboran ang carbon trapping, ang electrostatic na pagpapares sa pagitan ng mga biomolecules ay humadlang sa adsorption ng biomolecules sa clay mineral.  

Ang mga bagong natuklasang ito tungkol sa kung paano ng bahagi ng katawan ang mga biomolecule ng carbon ay nagbubuklod sa mga mineral na luad sa lupa ay maaaring makatulong na baguhin ang mga kemikal ng lupa nang angkop upang paboran ang pag-trap ng carbon, sa gayon ay nagbibigay-daan para sa mga solusyon na nakabatay sa lupa para sa klima pagbabago. 

*** 

Sanggunian:  

1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. Global Sequestration Potensyal ng Tumaas na Organic Carbon sa Cropland Soils. Sci Rep 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 

2. Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. et al. Ang 4p1000 na inisyatiba: Mga pagkakataon, limitasyon at hamon para sa pagpapatupad ng soil organic carbon sequestration bilang isang napapanatiling diskarte sa pag-unlad. Ambio 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  

3. Wang J., Wilson RS, at Aristilde L., 2024. Electrostatic coupling at water bridging sa adsorption hierarchy ng biomolecules sa water-clay interface. PNAS. 8 Pebrero 2024.121 (7) e2316569121. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

***