Lågteknologiska sätt att förbättra jordkvaliteten på gårdar och markområden över hela världen kan dra ut betydande mängder kol ur atmosfären och bromsa takten i klimatförändringarna, enligt ett nytt University of California, Berkeley, studie.

Forskarna fann att väletablerade jordbruksförvaltningsmetoder som att plantera täckgrödor, optimering av bete och sådd av baljväxter på utmarksmarker, om det inrättas globalt, skulle kunna fånga upp tillräckligt med kol från atmosfären och lagra det i marken för att ge ett betydande bidrag till internationella globala uppvärmningsmål.

Deras ursprungliga mål var att avgöra om sådana metoder kunde minska den globala temperaturen med minst 0,1 grader Celsius (0,18 grader Fahrenheit). Detta är en tiondel av den mellanstatliga panelen för klimatförändringars mål att begränsa den genomsnittliga globala temperaturökningen mellan nu och år 2100 till 1 grad Celsius (1,8ºF), eller 2" grader Celsius (3,6ºF)" över temperaturen före den industriella revolutionen.

I kombination med aggressiva minskningar av koldioxidutsläpp - det bästa scenariot för att begränsa uppvärmningen från klimatförändringar - fann studien att förbättrad jordbruksförvaltning kan minska den globala temperaturen med 0,26 grader Celsius - nästan en halv grad Fahrenheit - till 2100.

"Som någon som har arbetat med kolbindning under lång tid, Jag har alltid haft den här frågan i bakhuvudet, "Kommer sekvestrering i jordar att göra skillnad med klimatförändringar på global skala?" " sa studiens seniorförfattare Whendee Silver, professor i miljövetenskap, policy och ledning vid UC Berkeley. "Vi upptäckte att det finns ett brett spektrum av metoder som kan implementeras i stor skala som kan ha en upptäckbar global inverkan. Ett stort hemmeddelande är att vi vet hur man gör detta, det är möjligt."

Genom att kasta i biokol, en kontroversiell jordtillsats - huvudsakligen träkol - som erhålls genom att bränna skörderester i en syrefri miljö, dessa metoder kan kompensera för ännu mer uppvärmning, potentiellt så mycket som 0,46 grader Celsius (0,7ºF).

Varningen, Silver sa, är att detta "bara kan uppnås om du kopplar sekvestrering med aggressiv utsläppsminskning." Om kolkoncentrationen ökar i atmosfären, då blir sekvestreringen mindre effektiv vid sänkning av temperaturen. Vi skulle behöva dra ut mycket mer koldioxid för att uppnå samma minskningar.

Hon och hennes kollegor, inklusive huvudförfattaren Allegra Mayer, en doktorand vid UC Berkeley, kommer att publicera sina resultat den 29 augusti i onlinetidskriften Vetenskapens framsteg .

Lagra kol i jorden

IPCC har fastställt koldioxidreduktionsmål för att begränsa den genomsnittliga globala uppvärmningen 2100 till 2 grader Celsius ("3,6°F") över den globala medeltemperaturen före den industriella revolutionen, eller omkring 1760. Jorden är redan halvvägs till den gränsen, har värmts upp med 1 grad Celsius sedan 1880.

Silver studerar olika sätt att binda kol i jordar, inklusive kompostering, att ta bort en del av koldioxiden från atmosfären och bromsa den växthusdrivna uppvärmningen av planeten.

För den nya studien, Silver, Mayer och deras kollegor – Zeke Hausfather från UC Berkeleys Energy and Resources Group och Andrew Jones från Lawrence Berkeley National Laboratory – använde globala data om metoder för jordbrukshantering som redan är kända för att öka markens kollagring, tillsammans med en klimatmodell som fastställde de potentiella effekterna på klimatet om dessa tillvägagångssätt användes allmänt.

De beräknade initialt hur mycket kol som skulle behöva bindas från atmosfären i marken för att sänka temperaturen med 0,1 grader Celsius under fyra olika scenarier, från "business as usual"-utsläpp fram till år 2100 till en aggressiv minskning av koldioxidutsläppen. För det mest aggressiva reduktionsscenariot, de beräknade att jordar skulle behöva binda omkring 0,68 petagram kol per år över hela världen, eller 750 miljoner ton i USA. Det motsvarar 2,5 petagram koldioxid. Ett petagram är 1015 eller en miljon miljarder gram.

Deras metaanalys av befintliga studier av markförvaltningsmetoder visade att förbättrad markkvalitet kunde nå och till och med överträffa detta mål, till stor del från förbättringen av förstörda jordbruks- och betesmarker som är i bruk men som producerar mindre än optimalt. Förbättrad förvaltning tenderar att öka grödors biomassa, gräs och deras rotsystem genom att fånga upp koldioxid via fotosyntes, vilket resulterar i mer kollagring i marken.

"Det här är mycket vanliga metoder, även om folk inte använder dem för att binda kol – de gör det av andra skäl. Anytime you increase the organic content of soils, you are generally increasing the fertility, water-holding capacity, sustainability, decreasing erosion and general resilience to climate change, " said Silver, a biogeochemist who holds the Rudy Grah Endowed Chair in Forestry and Sustainability. "Sequestering carbon is a side benefit."

The researchers did not consider newer practices, such as composting, that are not studied as widely, nor did they consider the effect of improving soil on abandoned land, both of which could increase soil carbon sequestration even more. Newer climate models also could simulate how carbon uptake will change as temperatures rise and rainfall patterns change.

"The point of our paper was to look at the temperature effect of implementing existing low-tech technologies already practiced within agriculture, in developing as well as developed countries, " Mayer said. "There could theoretically be an immediate and widespread adoption of many of these practices."

With aggressive emissions targets, improved land management could pull about 1.78 petagrams of carbon from the atmosphere each year, while adding biochar to the mix could raise the yearly sequestration rate to 2.89 petagrams.

"Agriculture is often portrayed as the villain in climate change, " Silver said. "What is exciting is that, not only can agriculture contribute to solving the problem, but it can do so in a way that actually improves agricultural soils."