Wetenschap
Uit onderzoek blijkt dat land dat wordt gebruikt voor begrazing de klimaatverandering kan verergeren of helpen
Als het om de mondiale klimaatverandering gaat, kan het grazen van vee zowel een zegen als een vloek zijn, zo blijkt uit een nieuwe studie, die aanwijzingen biedt over hoe je het verschil kunt zien.
Als het goed wordt beheerd, blijkt uit het onderzoek, kan begrazing zelfs de hoeveelheid koolstof uit de lucht vergroten die in de grond wordt opgeslagen en voor de lange termijn wordt vastgehouden. Maar als er te veel begrazing is, kan bodemerosie het gevolg zijn, en het netto-effect is dat er meer koolstofverliezen ontstaan, zodat het land een netto koolstofbron wordt in plaats van een koolstofput. En uit het onderzoek bleek dat dit laatste tegenwoordig veel vaker voorkomt over de hele wereld.
Het nieuwe werk, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Climate Change , biedt manieren om het omslagpunt tussen de twee te bepalen, voor weidegronden in een bepaalde klimaatzone en bodemtype. Het geeft ook een schatting van de totale hoeveelheid koolstof die de afgelopen decennia verloren is gegaan als gevolg van het grazen van vee, en hoeveel er uit de atmosfeer zou kunnen worden verwijderd als het beheer van begrazingsoptimalisatie wordt geïmplementeerd.
Het onderzoek werd uitgevoerd door Cesar Terrer, assistent-professor civiele techniek en milieutechniek aan het MIT; Shuai Ren, een Ph.D. student aan de Chinese Academie van Wetenschappen wiens proefschrift mede wordt begeleid door Terrer; en vier anderen.
"Dit is al lange tijd onderwerp van discussie in de wetenschappelijke literatuur", zegt Terrer. "In algemene experimenten vermindert begrazing de koolstofvoorraden in de bodem, maar verrassend genoeg verhoogt begrazing soms de koolstofvoorraden in de bodem, en daarom is het een raadsel."
Wat er gebeurt, legt hij uit, is dat "begrazing de groei van de vegetatie zou kunnen stimuleren door de beperkingen van hulpbronnen zoals licht en voedingsstoffen te verlichten, waardoor de toevoer van wortelkoolstof naar de bodem toeneemt, waar koolstof daar eeuwen of millennia kan blijven."
Maar dat werkt slechts tot op zekere hoogte, ontdekte het team na een zorgvuldige analyse van 1.473 koolstofobservaties in de bodem uit verschillende begrazingsstudies op vele locaties over de hele wereld. "Wanneer je een drempel overschrijdt wat betreft begrazingsintensiteit, of de hoeveelheid dieren die daar graast, begin je een soort omslagpunt te zien:een sterke afname van de hoeveelheid koolstof in de bodem", legt Terrer uit.
Aangenomen wordt dat dit verlies voornamelijk het gevolg is van de toegenomen bodemerosie op het blootgelegde land. En met die erosie, zegt Terrer, "verlies je feitelijk een groot deel van de koolstof die je al eeuwenlang vasthoudt."
De verschillende onderzoeken die het team heeft uitgevoerd, hoewel ze enigszins van elkaar verschilden, gebruikten in wezen een vergelijkbare methodologie, namelijk het afzetten van een deel van het land zodat het vee er geen toegang toe heeft, en na enige tijd grondmonsters nemen vanuit het afgesloten gebied, en uit vergelijkbare nabijgelegen begraasde gebieden, en vergelijk het gehalte aan koolstofverbindingen.
‘Naast de gegevens over koolstof in de bodem voor de controle- en begraasde percelen,’ zegt hij, ‘verzamelden we ook een heleboel andere informatie, zoals de gemiddelde jaartemperatuur van de locatie, de gemiddelde jaarlijkse neerslag, de plantenbiomassa en de eigenschappen van de locatie. bodem, zoals de pH en het stikstofgehalte. En dan schatten we natuurlijk de begrazingsintensiteit – de verbruikte bovengrondse biomassa, want dat blijkt de belangrijkste parameter te zijn.”
Met modellen voor kunstmatige intelligentie kwantificeerden de auteurs het belang van elk van deze parameters, de drijvende krachten achter de intensiteit – temperatuur, neerslag, bodemeigenschappen – bij het moduleren van het teken (positief of negatief) en de omvang van de impact van begrazing op de koolstofvoorraden in de bodem. "Interessant genoeg hebben we ontdekt dat de koolstofvoorraden in de bodem toenemen en vervolgens afnemen met de intensiteit van de begrazing, in plaats van met de verwachte lineaire reactie", zegt Ren.
Nadat ze het model hebben ontwikkeld met behulp van AI-methoden en hebben gevalideerd, onder meer door de voorspellingen te vergelijken met die op basis van onderliggende fysieke principes, kunnen ze het model vervolgens toepassen op het inschatten van zowel vroegere als toekomstige effecten.
‘In dit geval’, zegt Terrer, ‘gebruiken we het model om de historische verliezen aan koolstofvoorraden in de bodem door begrazing te kwantificeren. En we ontdekten dat 46 petagrammen [miljard ton] koolstof in de bodem, tot op een diepte van één meter, is de afgelopen decennia verloren gegaan door begrazing."
Ter vergelijking:de totale hoeveelheid broeikasgasemissies per jaar uit alle fossiele brandstoffen bedraagt ongeveer 10 petagram, dus het verlies door begrazing is gelijk aan ruim vier jaar van alle fossiele uitstoot in de wereld samen.
Wat ze ontdekten was "een algemene daling van de koolstofvoorraden in de bodem, maar met veel variabiliteit." zegt Terrer. Uit de analyse bleek dat de wisselwerking tussen begrazingsintensiteit en omgevingscondities zoals temperatuur de variabiliteit zou kunnen verklaren, waarbij een hogere begrazingsintensiteit en warmere klimaten resulteren in een groter koolstofverlies.
"Dit betekent dat beleidsmakers rekening moeten houden met lokale abiotische en biotische factoren om de weidegronden efficiënt te beheren", merkt Ren op. "Door zulke complexe interacties te negeren, ontdekten we dat het gebruik van de richtlijnen van het IPCC [Intergouvernementeel Panel over Klimaatverandering] het door begrazing veroorzaakte koolstofverlies in de bodem wereldwijd met een factor drie zou onderschatten."
Met behulp van een aanpak die rekening houdt met lokale omgevingsomstandigheden, produceerde het team mondiale kaarten met hoge resolutie van de optimale begrazingsintensiteit en de intensiteitsdrempel waarbij koolstof zeer snel begint af te nemen. Deze kaarten zullen naar verwachting dienen als belangrijke benchmarks voor het evalueren van bestaande begrazingspraktijken en als leidraad voor lokale boeren over hoe ze hun weidegronden effectief kunnen beheren.
Vervolgens schatte het team met behulp van die kaart hoeveel koolstof er zou kunnen worden opgevangen als alle weidegronden beperkt zouden blijven tot hun optimale begrazingsintensiteit. Momenteel hebben de auteurs ontdekt dat ongeveer 20% van alle weilanden de drempels heeft overschreden, wat tot ernstige koolstofverliezen heeft geleid. Ze ontdekten echter dat onder de optimale niveaus de mondiale weidegronden 63 petagrammen koolstof zouden vastleggen.
“Het is geweldig”, zegt Ren. "Deze waarde komt grofweg overeen met een koolstofaccumulatie over een periode van 30 jaar als gevolg van de wereldwijde hergroei van natuurlijke bossen."
Dat zou uiteraard geen eenvoudige opgave zijn. Om optimale niveaus te bereiken, ontdekte het team dat ongeveer 75% van alle begrazingsgebieden de begrazingsintensiteit moet verminderen. Als de wereld de hoeveelheid begrazing serieus terugdringt, "moet je de hoeveelheid vlees die beschikbaar is voor mensen verminderen", zegt Terrer.
‘Een andere optie is om vee te verplaatsen’, zegt hij, ‘van gebieden die zwaarder getroffen worden door de begrazingsintensiteit, naar gebieden die minder getroffen worden. Deze rotaties zijn voorgesteld als een kans om de meer drastische dalingen van de koolstofvoorraden te voorkomen zonder noodzakelijkerwijs de beschikbaarheid van vlees verminderen."
Deze studie heeft zich niet verdiept in deze sociale en economische implicaties, zegt Terrer. "Onze rol is om aan te geven wat hier de kansen zijn. Het laat zien dat verschuivingen in de voedingsgewoonten een krachtige manier kunnen zijn om de klimaatverandering te verzachten."
“Dit is een rigoureuze en zorgvuldige analyse die ons tot nu toe het beste inzicht geeft in de veranderingen in de koolstof in de bodem als gevolg van het grazen van vee wereldwijd”, zegt Ben Bond-Lamberty, onderzoeker op het gebied van terrestrische ecosystemen bij het Pacific Northwest National Laboratory, die hier niet bij betrokken was. werk.
"De analyse van de auteurs geeft ons een unieke schatting van de koolstofverliezen in de bodem als gevolg van begrazing en, op intrigerende wijze, waar en hoe dit proces zou kunnen worden teruggedraaid."
Hij voegt eraan toe:"Een intrigerend aspect van dit werk zijn de discrepanties tussen de resultaten ervan en de richtlijnen die momenteel door het IPCC worden gebruikt - richtlijnen die van invloed zijn op de verplichtingen van landen, de prijsstelling op de koolstofmarkt en het beleid." Hij zegt echter:"Zoals de auteurs opmerken, is de hoeveelheid koolstof die historisch begraasde bodems zouden kunnen opnemen klein in verhouding tot de voortdurende menselijke uitstoot. Maar alle kleine beetjes helpen!"
Terrer stelt dat we voorlopig een nieuw onderzoek zijn begonnen om de gevolgen van verschuivingen in de voeding voor de koolstofvoorraden te evalueren. Ik denk dat dat de vraag van een miljoen dollar is:hoeveel koolstof kun je opslaan, vergeleken met de normale gang van zaken, als diëten overstappen naar meer veganistisch of vegetarisch?"
De antwoorden zullen niet eenvoudig zijn, omdat een verschuiving naar een meer plantaardig dieet meer landbouwgrond zou vereisen, wat ook verschillende gevolgen voor het milieu kan hebben. Weilanden nemen meer land in beslag dan gewassen, maar veroorzaken verschillende soorten emissies. "Wat is de algehele impact op de klimaatverandering? Dat is de vraag waarin we geïnteresseerd zijn", zegt hij.