Kuelekea suluhisho la udongo kwa ajili ya mabadiliko ya Tabianchi 

A new study examined interactions between biomolecules and clay minerals in the soil and shed light on factors that influence trapping of plant-based carbon in the soil. It was found that charge on biomolecules and clay minerals, structure of biomolecules, natural metal constituents in the soil and pairing between biomolecules play key roles in sequestration of carbon in the soil. While presence of positively charged metal ions in the soils favoured carbon trapping, the electrostatic pairing between biomolecules inhibited adsorption of biomolecules to the clay minerals. The findings could be helpful in predicting soil chemistries most effective in trapping carbon in soil which in turn, could pave way for soil-based solutions for reducing carbon in atmosphere and for global warming and 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 is stored/sequestrated in rocks, sediments and soils. The dead organisms in rocks and sediments may become fossil fuels over millions of years. Burning of the fossil fuels to meet energy needs release large amount of carbon in the atmosphere which has tipped the atmospheric carbon balance and contributed to global warming and consequent 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) in mabadiliko ya tabia nchi is gaining importance both as a potential source of carbon emission in response to global warming as well as a natural sink of atmospheric carbon.  

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 carbon stocks can offset the current increase in carbon emission in the atmosphere and contribute to meet the hali ya hewa target). However, the interplay of factors influencing trapping of plant-based 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 carbon biomolecules bind to the clay minerals in the soil could help modify the soil chemistries suitably to favour carbon trapping, thus pave way for soil-based solutions for 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  

***