Kuelekea suluhisho la udongo kwa ajili ya mabadiliko ya Tabianchi 

Utafiti mpya ulichunguza mwingiliano kati ya biomolecules na madini ya udongo kwenye udongo na kutoa mwanga juu ya mambo yanayoathiri utegaji wa kaboni inayotokana na mimea kwenye udongo. Ilibainika kuwa malipo kwa biomolecules na madini ya udongo, muundo wa biomolecules, wapiga kura asili ya chuma katika udongo na pairing kati ya biomolecules kucheza majukumu muhimu katika uondoaji wa kaboni katika udongo. Ingawa uwepo wa ayoni za chuma zilizochajiwa vyema kwenye udongo ulipendelea kunasa kaboni, uoanishaji wa kielektroniki kati ya molekuli za kibayolojia ulizuia upenyezaji wa biomolecules kwenye madini ya udongo. Matokeo yanaweza kusaidia katika kutabiri kemia za udongo zenye ufanisi zaidi katika kunasa kaboni kwenye udongo ambayo kwa upande wake, inaweza kuweka njia ya ufumbuzi wa udongo kwa ajili ya kupunguza kaboni katika angahewa na kwa ongezeko la joto duniani na. mabadiliko ya tabia nchi.   

Mzunguko wa kaboni unahusisha uhamishaji wa kaboni kutoka angahewa hadi kwa mimea na wanyama duniani na kurudi kwenye angahewa. Bahari, angahewa na viumbe hai ni hifadhi kuu au sinki ambazo mizunguko ya kaboni hupitia. Mengi ya carbon huhifadhiwa/kutengwa kwenye miamba, mchanga na udongo. Viumbe vilivyokufa kwenye miamba na mchanga vinaweza kuwa nishati ya mafuta kwa mamilioni ya miaka. Uchomaji wa nishati ya mafuta ili kukidhi mahitaji ya nishati hutoa kiasi kikubwa cha kaboni katika angahewa ambayo imepunguza usawa wa kaboni ya anga na kuchangia ongezeko la joto duniani na matokeo yake. mabadiliko ya tabia nchi.  

Juhudi zinafanywa kupunguza ongezeko la joto duniani hadi 1.5°C ikilinganishwa na viwango vya kabla ya viwanda kufikia mwaka wa 2050. Ili kupunguza ongezeko la joto duniani hadi 1.5°C, uzalishaji wa gesi chafu lazima uwe wa kiwango cha juu kabla ya 2025 na upunguzwe kwa nusu ifikapo 2030. Hata hivyo, hesabu ya kimataifa ya hivi majuzi ilifichua kwamba ulimwengu hauko kwenye njia ya kupunguza ongezeko la joto hadi 1.5°C kufikia mwisho wa karne hii. Mpito hauko haraka vya kutosha kufikia upunguzaji wa 43% wa uzalishaji wa gesi chafu ifikapo 2030 ambayo inaweza kuzuia ongezeko la joto duniani ndani ya matarajio ya sasa. 

Ni katika muktadha huu kwamba jukumu la udongo kaboni ya kikaboni (SOC) ndani mabadiliko ya tabia nchi inazidi kupata umuhimu kama chanzo kinachowezekana cha utoaji wa kaboni katika kukabiliana na ongezeko la joto duniani na pia sinki la asili la kaboni ya angahewa.  

Mzigo wa kihistoria wa kaboni (yaani, utoaji wa takriban tani bilioni 1,000 za kaboni tangu 1750 wakati mapinduzi ya viwanda yalianza) ingawa, ongezeko lolote la joto duniani lina uwezo wa kutoa kaboni zaidi kutoka kwenye udongo katika angahewa hivyo ni muhimu kuhifadhi hifadhi ya kaboni ya udongo.   

Udongo kama sinki la kikaboni carbon 

Udongo bado ni wa pili kwa ukubwa duniani (baada ya bahari) kuzama kikaboni kaboni. Inashikilia takriban tani bilioni 2,500 za kaboni ambayo ni takriban mara kumi ya kiwango kinachoshikiliwa angani, lakini ina uwezo mkubwa ambao haujatumiwa wa kuchukua kaboni ya anga. Mashamba ya mazao yanaweza kunasa kati ya petagramu 0.90 na 1.85 (1 Uk = 10¹⁵ gramu) za kaboni (Uk. C) kwa mwaka, ambayo ni karibu 26-53% ya lengo la "4 kwa Mpango wa 1000” (yaani, 0.4% kiwango cha ukuaji wa kila mwaka wa udongo uliosimama wa kimataifa kikaboni hifadhi ya kaboni inaweza kukabiliana na ongezeko la sasa la utoaji wa kaboni katika angahewa na kuchangia kukidhi hali ya hewa lengo). Walakini, mwingiliano wa sababu zinazoathiri utegaji wa msingi wa mmea kikaboni jambo kwenye udongo halieleweki vizuri sana. 

Ni nini kinachoathiri kufungwa kwa kaboni kwenye udongo  

Utafiti mpya unatoa mwanga juu ya kile kinachoamua ikiwa msingi wa mmea kikaboni jambo litanaswa linapoingia kwenye udongo au kama litaishia kulisha vijidudu na kurudisha kaboni kwenye angahewa katika mfumo wa CO.₂. Kufuatia uchunguzi wa mwingiliano kati ya biomolecules na madini ya udongo, watafiti waligundua kuwa malipo ya biomolecules na madini ya udongo, muundo wa biomolecules, vipengele vya chuma asili kwenye udongo na kuunganisha kati ya biomolecules huchukua jukumu muhimu katika uchukuaji wa kaboni kwenye udongo.  

Uchunguzi wa mwingiliano kati ya madini ya udongo na biomolecules ya mtu binafsi ulifunua kwamba kuunganisha kunaweza kutabirika. Kwa kuwa madini ya udongo yana chaji mbaya, biomolecules zilizo na vipengele vyema (lysine, histidine na threonine) zilipata kumfunga kwa nguvu. Ufungaji pia huathiriwa na ikiwa biomolecule inaweza kunyumbulika vya kutosha ili kupatanisha vipengele vyake vilivyo na chaji chanya na madini ya udongo yenye chaji hasi.  

Mbali na chaji ya kielektroniki na sifa za kimuundo za chembechembe za kibayolojia, viambajengo vya asili vya chuma kwenye udongo vilionekana kuwa na jukumu muhimu katika kuunganisha kupitia uundaji wa daraja. Kwa mfano, magnesiamu na kalsiamu zenye chaji chanya, ziliunda daraja kati ya biomolecules zilizo na chaji hasi na madini ya udongo ili kuunda uhusiano unaopendekeza vipengele vya metali asilia kwenye udongo vinaweza kuwezesha kunasa kaboni kwenye udongo.  

Kwa upande mwingine, mvuto wa kielektroniki kati ya biomolecules zenyewe ziliathiri ufungaji vibaya. Kwa kweli, nishati ya kivutio kati ya biomolecules ilionekana kuwa ya juu kuliko nishati ya mvuto wa biomolecule kwa madini ya udongo. Hii ilimaanisha kupungua kwa adsorption ya biomolecules kwenye udongo. Kwa hivyo, ingawa uwepo wa ayoni za chuma zilizochajiwa vyema kwenye udongo ulipendelea utegaji wa kaboni, uoanishaji wa kielektroniki kati ya molekuli za kibayolojia ulizuia upenyezaji wa biomolecules kwenye madini ya udongo.  

Matokeo haya mapya kuhusu jinsi kikaboni biomolecules za kaboni hufunga kwenye madini ya udongo kwenye udongo zinaweza kusaidia kurekebisha kemia ya udongo ipasavyo ili kupendelea utegaji wa kaboni, hivyo kufungua njia ya miyeyusho ya udongo kwa mabadiliko ya tabia nchi. 

*** 

Marejeo:  

1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. Uwezo wa Kutwaliwa Ulimwenguni kwa Kuongezeka kwa Kaboni Hai katika Udongo wa Mazao. Sci Rep 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 

2. Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. et al. Mpango wa 4p1000: Fursa, vikwazo na changamoto za utekelezaji wa uondoaji wa kaboni hai katika udongo kama mkakati wa maendeleo endelevu. Ambio 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  

3. Wang J., Wilson RS, na Aristilde L., 2024. Uunganisho wa kielektroniki na kuziba maji katika safu ya adsorption ya biomolecules kwenye miingiliano ya udongo na maji. PNAS. 8 Februari 2024.121 (7) e2316569121. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

***