По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, в 2020 году глобальные выбросы сельскохозяйственной продукции составили 16 миллиардов тонн эквивалента углекислого газа (рост на 9% по сравнению с 2000 годом), а во всем мире выбросы от ферм в 2020 году составили почти половину общих сельскохозяйственных выбросов. Организация Объединенных Наций (ФАО).
В статье под названием "Углубление: корни, углерод и анализ динамики подпочвенного углерода", опубликованной в журнале Molecular Plant, ведущий автор Анджела Фернандо, консультант Alliance of Bioversity International и CIAT, и ее сотрудники объяснили, что улучшение содержания углерода в почве было способом для фермеров увеличить производство продуктов питания, добиться нулевых выбросов углекислого газа в мире и справиться с последствиями изменения климата.
"Целью статьи было обобщить все методы и идеи в одном месте, чтобы эксперты в этой области могли максимально использовать их", — говорит она.
Преимущества более глубоких корней
Фернандо объясняет, что глубокая обработка почвы (которая разрыхляет почву перед посадкой) и разложение мелких корней приводит к тому, что углерод почвы снова попадает в атмосферу, поэтому необходимы сорта с более глубокими корнями и понимание механизмов, лежащих в основе различных сортов сельскохозяйственных культур.
Фернандо говорит, что органический углерод почвы «похож на подушку, спрятанную в почве» и что если корни способны достигать двухметровой отметки, они гораздо менее уязвимы для разложения микробами и могут служить резервуарами для питательных веществ и воды, когда наступают засушливые условия.
Большинство современных сортов сельскохозяйственных культур и кормов распространяют свои корни, но благодаря открытию гена DRO1, контролирующего угол наклона корней, теперь возможно разработать сорта сельскохозяйственных культур и кормов, корни которых опускаются на глубину до метра.
«Новой биомассы нет, корни просто наклонены так, что теперь они растут прямо в почве, где не будут разлагаться, а это означает, что почвенный углерод остается там», — говорит Фернандо.
Джо Томе, директор Американского центра Альянса, сказал, что открытие DRO1 в 2013 году стало «значительным прорывом» в исследованиях по адаптации продовольственных культур к водному дефициту, поскольку более глубокие корни имеют доступ к источникам подземной воды.
Измерение углерода
Исследователи объясняют, что одной из самых сложных проблем в связывании углерода почвой по-прежнему остается его измерение.
Майкл Гомес Сельварадж, ученый по цифровому сельскому хозяйству Альянса и соавтор научной статьи, объясняет, что образцы по-прежнему отбираются один за другим в виде кернов почвы, а затем проверяются в лаборатории, но сочетание дистанционного зондирования и анализа искусственного интеллекта меняет это.
«Если вы обследуете 400 гектаров, 40 образцов не будут истинным представлением содержания углерода в почве», — говорит Гомес. — «Кроме того, большинство людей, измеряющих углерод, делают это на глубине всего лишь до 40 сантиметров».
Гомес объяснил, что усовершенствования в измерении углерода с помощью дистанционного зондирования и последующем применении анализа ИИ к этим данным позволят быстро и точно измерять углерод в почве в масштабе гектара.
«У нас очень высокая точность лабораторных и удаленных образцов, и теперь у нас есть хорошая модель искусственного интеллекта для расчета углерода в почве», — говорит Гомес. «Мы применяем его для сканирования огромных участков земли на наличие органического углерода и надеемся, что в будущем мы пойдем еще глубже, опустившись на один метр под землю».
«Мы не хотим разрушать почву», — добавляет Фернандо. «Мы хотим использовать неразрушающие инструменты дистанционного зондирования».
Будущее
Исследователи объясняют, что если углерод в почве можно будет измерять быстрее, точнее и на большой территории, то углерод в почве можно будет оценивать легче, а фермерам будет легче участвовать в углеродных рынках.
«Чтобы получить сертификат углерода, вам нужна точность, поэтому мы работаем в рамках государственно-частного партнерства над разработкой методологии измерения углерода в почве, которая может окупиться для фермеров», — говорит Гомес.
Что касается селекции растений, есть надежда, что новые сорта риса и корма (корма для скота) с глубокой корневой системой смогут увеличить секвестрацию углерода в почве.
«В будущем технологии редактирования генов, в том числе CRISPR, обещают ускорить создание сортов сельскохозяйственных культур, пригодных для эффективного улавливания ресурсов и связывания углерода», — говорит Фернандо. — «Если мы добьемся успеха, фермеры смогут использовать эти кормовые бобовые в качестве корма».
