Zmiany klimatu lokalnego pod wpływem działalności rolniczej na Wielkich Równinach

Nowe sposoby upraw zatrzymują węgiel w glebie, zwiększając opady oraz zyski.

W ciągu minionego stulecia klimat na Ziemi szybko się ocieplił pod wpływem gwałtownego zwiększenia stężenia gazów cieplarnianych zatrzymujących ciepło słoneczne w atmosferze. Jednak około 30 lat temu w jednym z regionów Ameryki Północnej rozpoczęto zwalczanie tej tendencji. Ograniczenie praktyki ugorowania pomiędzy zbiorem a siewem kolejnego roku spowodowało obniżenie średniej temperatury na wiosnę i w lecie. Jednocześnie zauważono wzrost ilości opadów na tym obszarze.

Okazuje się, że obsadzanie pól płytko zakorzenionymi roślinami uprawnymi, takimi jak kukurydza i miłka abisyńska, między zbiorami pszenicy, zamiast pozostawiania pól ugorem, ma bardzo wiele korzyści. Do bezpośrednich korzyści należy wzrost plonów oraz poprawa jakości gleby. Bogata w składniki odżywcze warstwa wierzchnia nie ulega erozji pod wpływem wiatru  - jak podczas Dust Bowl. Korzyść pośrednia to okresowe obniżenie temperatury w całym rejonie i wzrost wilgotności w atmosferze. Zwiększona pokrywa roślinna pochłania a nie uwalnia dwutlenek węgla do atmosfery.

Więcej wilgoci to więcej opadów w krytycznych dla wzrostu miesiącach. Krótko mówiąc, rolnicy zmieniając sposób zagospodarowania ziemi mają wpływ na zmianę lokalnego klimatu.

Zgodnie z tradycyjnym przekonaniem, pozostawianie pól ugorem co drugi sezon wzrostowy pozwala utrzymać nawodnienie gleby i zawarty w niej azot, a także przerwać cykle szkodników żerujących na roślinach uprawnych. Dodatkowo drenowanie gruntów lub przewracanie gleby ma w okresach ugoru kontrolować wzrost chwastów i umożliwić glebie „oddychanie”. Zgodnie z wiedzą potoczną intensywna uprawa roślin oraz żniwa wyczerpują Ziemię i gleba musi odpoczywać. A ze względu na brak roślin, którymi szkodniki mogłyby się pożywiać, mniej z nich przetrwa, aby zaatakować uprawy w kolejnym roku. 

Wówczas, około pięćdziesiąt lat temu, badania zaczęły wykazywać negatywne skutki letniego ugoru. Wiemy, że letni ugór nie przyczynia się do utrzymania wilgotności gleby, ponieważ woda zwyczajnie odparowuje. Ponadto ugór pozbawia glebę węgla i składników odżywczych oraz zwiększa stężenie soli w glebie.. Summa summarum, w dłuższej perspektywie grunt staje się mniej produktywny. 

Aby ograniczyć do minimum ingerencję w glebę w trakcie sadzenia, większość rolników na Wielkich Równinach wykorzystuje obecnie techniki rotacji upraw w połączeniu z siewem bezpośrednim. Naprzemienne uprawianie różnych roślin na tych samych gruntach pozwala nie tylko zachować, ale także zatrzymać w glebie składniki odżywcze oraz wilgoć, hamując jednocześnie rozwój chwastów, grzybów chorobotwórczych i szkodników żerujących na polach.

Początki takiego przejścia z tradycyjnego ugoru na bardziej zrównoważone techniki były trudne. Jednak  w końcu doszło do ogromnych zmian w sposobach zagospodarowania gruntów rolnych na Wielkich Równinach:

• zwiększyła się liczba badań naukowych,
• powstały zachęty ekonomiczne pozwalające zwiększyć zyski z upraw,
• nastąpił postęp technologiczny,
• zaczęto organizować wydarzenia skierowane do społeczności lokalnych, 
• nawiązała się komunikacja między rolnikami oraz współpraca między rolnikami a naukowcami.

Od 1970 roku powierzchnia gruntów ugorowanych w regionie malała stopniowo  od 77 milionów do 20 milionów akrów, przy czym większość tego spadku przypada okres od 1985 do początku 2000 roku.

Kontrola klimatu

Zainteresowanie naukowców wpływem zagospodarowania gruntów rolnych na klimat lokalny sięgało jednak znacznie dalej. Specjaliści zajmujący się naukowo środowiskiem, Tobias Gerken i Paul Stoy wraz z doktorantem Gabrielem Bromley’em, związani z Montana State University, opublikowali ostatnio artykuł w czasopiśmie Journal of Hydrometeorology, w którym powiązali oni wzrost letniego obsadzenia ze zwiększonym prawdopodobieństwem wystąpienia określonego rodzaju opadów nazywanych opadami konwekcyjnymi, które powstają, gdy energia cieplna unosi wilgoć w kierunku zimnej części atmosfery.

Ważne jest to, że nie wszystkie krople deszczu powstają w ten sam sposób.

Opady frontalne, występują na styku zimnej i ciepłej masy powietrza, gdy gęste, zimne powietrze wślizguje się pod ciepłe powietrze, wypychając je do góry.

Opady orograficzne powstają, gdy ciepłe, wilgotne powietrze zderza się z górą i zostaje wypchnięte ponad nią. W obu przypadkach powietrze ulega schłodzeniu w miarę zwiększania wysokości, a para wodna ulega skropleniu.

Opady konwekcyjne powstają, gdy występuje energia w ilości wystarczającej do uniesienia pary wodnej z ziemi do części atmosfery na tyle zimnej, aby para została w niej skroplona.

Na Wielkich Równinach większa powierzchnia upraw okrywowych wiosną i wczesnym latem powoduje wzrost wilgotności. Rośliny aby się schłodzić i pozyskać CO₂ na potrzeby fotosyntezy muszą odprowadzić cząstki wody (ewotranspiracja). Zjawisko to występujące na dużej powierzchni zwiększa prawdopodobieństwo opadów.

Naukowcy specjalizujący się w rolnictwie często odwiedzają gospodarstwa i przedstawiają prezentacje w lokalnych urzędach rolnych, aby pomóc rolnikom dostrzec szersze zmiany, na jakie mają wpływ. Rolnicy dbają o swoją ziemię bardziej niż o siebie. 

„Chcą wiedzieć, co i dlaczego dzieje się na ich terenie” powiedział Stoy. 

Współpraca rolników i naukowców prowadzi do coraz lepszego zrozumienia, korzystnego wpływu praktyk rolniczych na wydajność, utrzymanie właściwego stanu gleby oraz klimat lokalny.

Zatrzymanie węgla w glebie zapewnia lepszą zdrowotność roślin i zapobiega uwalnianiu CO₂ do atmosfery. Zwiększony wzrost roślin oznacza chłodniejsze i bardziej wilgotne wiosny i lata, co z kolei przekłada się na większe zbiory.

Niektóre rejony, takie jak środkowy obszar Wielkich Równin, nadal w dużej mierze opierają swoje praktyki na ugorze. Klimat w tym rejonie jest tak suchy, że alternatywne techniki rolnicze, takie jak sekwencyjne sadzenie upraw, nie są obecnie możliwe. Jest to powód do obaw, ponieważ, jak powiedział Stoy, „ugór sprawia, że opady konwekcyjne są mniej prawdopodobne, a są one szczególnie potrzebne na początku sezonu wegetacyjnego”.

Oczekiwania w zakresie zagospodarowania gruntów

Zmiana sposobu zagospodarowania gruntów na poziomie regionalnym odpowiada jedynie za część kontroli klimatu lokalnego. W miarę postępujących globalnych zmian klimatycznych dopływy zimnego i wilgotnego powietrza arktycznego oraz ciepłego i wilgotnego powietrza znad Zatoki Meksykańskiej również mogą ulec zmianie. Ponadto w wymiarze globalnym wzrasta częstotliwość skrajnych zjawisk klimatycznych, takich jak susze i powodzie, nawet w północnej części Wielkich Równin. 

W obliczu tak gwałtownej zmiany jedno jest pewne: jeśli ekonomia, polityka i sieci społecznościowe będą nadal wpływać na region, a klimat globalny będzie się dalej zmieniał, strategie lepszego zarządzania gruntami oraz dostosowywania klimatu będą się stawały coraz bardziej istotne, abyśmy mogli zadbać o własną przyszłość. Kluczową rolę odgrywa w tym współpraca między naukowcami a zainteresowanymi stronami, jak ma to miejsce w północnej części Wielkich Równin.

Źródło:  https://massivesci.com/articles/farms-climate-change-crop-rotation-rain-fallow/
Aktualizacja 20.04.2022r.