農業は気候をどのように守るのか

1000 人に 4 人で十分です。世界中のすべての農地土壌の腐植質含有量が年間 1,000 分の 4 だけ増加した場合、人類の年間 CO ₂排出量全体が抑制され、大気中から除去される可能性があります。いわゆるフォー・パー・ミル構想は、パリで開催された2015年世界気候会議中に発表されました。現在、この協定には 80 か国が署名し、世界中の多数の研究プロジェクトが参加しています。その目的は、農地土壌の腐植質含有量を増やし、それによって大気中の CO ₂濃度を下げることです。

腐植質は、土壌の上層にある細かく分解された有機物の割合を表します。しかし、土壌科学ではデトリタスと呼ばれる未分解部分への移行は流動的です。そして、どちらの領域も生命で溢れています。ほんの一握りの健全な土壌には、地球上の人間の数よりも多くの生き物がいます。すべての土壌生物全体を指す専門用語であるエダフォンは、常に腐植質の構築、変換、または分解に忙しくしています。たとえば、直径が0.1～20マイクロメートルで人間の髪の毛の約100分の1にすぎない細菌は、有機物質を植物が利用できる無機栄養塩に変換します。

彼らはアメーバによって狩られます。アメーバとは、獲物の周囲を流れ、獲物を包み込んで消化する固体の形を持たない単細胞生物です。菌根菌は、網代のように土壌中に広範囲の糸の巣を張り、植物の根に共生し、植物の根に栄養と水を供給します。 3 種はすべて、0.2 ミリメートル未満で個体数が計り知れないすべての土壌生物をまとめた、いわゆる微小動物相に属します。さらに、ダニ、トビムシ、ワラジムシ、カブトムシ、ミミズなど、中型および大型動物の大型種が膨大に存在し、健全な土壌は生物多様性のホットスポットです。

足元には巨大な収納スペース

土壌生物が元気であれば、土壌は膨大な量の炭素を貯蔵します。土壌に根を張る草、茂み、木、作物は大気から CO _{2 を}除去して成長し、水と太陽光を使って CO 2 をグルコースに変換して新しい細胞を構築します。これは光合成として知られるプロセスです。植物は死ぬと分解します。彼らの細胞に含まれる炭素の一部は CO ₂として大気中に戻り、残りは健全な動物相が生息する土壌で腐植に分解され、土壌に保持されます。腐植はほぼ60パーセントが炭素で構成されているためです。合計すると、全世界の土壌には、地球の大気と陸生植物を合わせたよりも多くの炭素が蓄積されており、土壌は、世界の海洋と並んで、気候変動の影響に対する最大の緩衝材となっています。

しかし、世界の海洋とは異なり、土壌の気候バッファーはまだ拡大する可能性があります。バイエルン州農業研究所による、バイエルン州における腐植土の形成の可能性に関する研究では、自由州の農地は炭素で半分しか飽和していないことが示されました。しかし著者らは、土壌の腐植質含有量を年間1000分の4増加させるという目標は30パーセントしか達成できないと書いている。それにもかかわらず、数十年にわたって気候保護に大きく貢献できる可能性のあるかなりの貯蔵の可能性があります。これは、気候に有害であると批判されることが多い農業にとって朗報だ。もし農業が土地に腐植を蓄積し続けるなら、それはもはや問題ではなく、むしろ解決策の一部となるだろう。

しかしその代わりに、ドイツの農地土壌は腐植質の損失に脅かされている。農法が変わらない場合、炭素含有量は今後10年間で1ヘクタール当たり年間約0.2トン減少する可能性があると、連邦政府所有のブラウンシュヴァイクにあるトゥーネン研究所の科学者らが腐植在庫の中で予測している。この報告書は、腐植生成における有機農業の利点を明確に強調しています。しかし、これまでのところ、ほとんどの企業は逆の方向に事業を展開してきました。農薬、不適切な栽培、工場栽培は土壌や大気を破壊します。窒素肥料は植物の成長を可能にしますが、土壌の生命は飢えます。その結果、腐植が分解されます。さらに、亜酸化窒素が放出されます。これは笑気ガスとも呼ばれ、CO ₂の 270 倍以上気候に有害です。集中的な耕作は土壌の生命を破壊し、酸素を土壌に浸透させます。これにより、含まれている炭素が酸化して CO ₂が形成され、その後ガスが放出されます。そして工場農業は気候に悪影響を与える大量のメタンを放出します。

大学の牧草地にいるジャージー牛

キール大学の草地と飼料生産の教授であるフリードヘルム・タウベ氏は、リンドホフ大学の試験農場でそれをより良く行う方法を実証しています。世界最古の牛種のひとつであるジャージー牛 94 頭が放牧されているハーブが豊富な牧草地は、エッカーンフェルデ湾の南岸、水辺に位置しています。有機農場の乳牛は昼も夜も外に出て、牧草地から与えられるものを食べます。草やハーブが再生する時間を確保するために、牧草地を1日に2回交換します。冬の間は、自社栽培のタンパク質が豊富なアカツメクサと、ライコムギとルピナスを混ぜた自家生産の濃厚飼料を与えています。

タウブ教授は、クローバーやルピナスは根が深い作物であると説明し、「バイオマスの約3分の1は根にある。こうした作物を数年にわたって栽培すると、土壌中に大量の炭素が蓄えられる」と指摘する。なぜなら、枯れた根塊は新しい腐植質の形成の出発物質だからです。クローバーグラスやルピナスも、根に共生する根粒菌の助けを借りて土壌中の空気中の窒素を固定するため、肥料なしでも生きていけます。この性質が有機農法の中心的な役割を果たしています。さらに、土壌の過度の乾燥を防ぎ、集中的な発根によって小麦やライ麦などの次の作物のための土壌を準備します。

リンドホフの典型的な輪作はクローバーグラスで、次にオーツ麦と小麦が続きます。また、収穫されずに下層土に組み込まれる捕獲作物を栽培し、堆肥、肥料、堆肥、または作物残渣などの有機材料を土壌生命体に供給すると、炭素の量は増加します。チューネン研究所の腐植目録によると、このようにして、肥料散布 1 トン当たり、土壌炭素埋蔵量は平均 320 キログラム増加します。

成功まで10年

しかし、シュトゥットガルトのホーエンハイム大学の土壌生物学者エレン・カンデラー氏は、腐植の蓄積に関して測定可能な効果を達成するには、かなりの忍耐が必要であると述べています。少なくとも10年間は​​気候に優しいやり方を続けるのです」と彼女は説明する。たとえば、有機肥料から窒素肥料に土壌栽培を変更すると、すぐに腐植質の損失が始まります。 「炭素結合腐植層の形成と破壊は動的なバランスに左右されます」と土壌生物学者は強調する。土壌栽培では、このバランスを安定させるか、できれば炭素富化の方向にシフトすることでこれを考慮する必要があります。 「そうでなければ、気候保護効果は非常に短期間で蒸発してしまいます」とエレン・カンデラーは言います。

たとえば、畑と牧草地の間の列に生け垣、低木、木を植えると、土壌に炭素が導入されます。ハシバミ、ニワトコ、クルミなどの木本植物は、耕地を風食から守るだけでなく、光合成によって大気からCO _{2 を}除去し、炭素の一部を木材に蓄え、残りをその広範な根系を介してより深い土壌層に輸送します。 。 「炭素は深く貯蔵されるほど、そこに長く留まります」とカンデラー氏は説明します。深さが深くなると、利用可能な酸素が減少し、底生生物の活動も減少します。したがって、より深いところにある炭素埋蔵量は急速な劣化から保護されます。

バイオ炭を施肥する

大気中の CO ₂濃度を薄め、畑の炭素を永続的に結合させるもう 1 つの方法は、バイオ炭で肥料を与えることです。これは、事前に乾燥させたバイオマスを、空気の不在下で摂氏 400 ～ 900 度に加熱することによって製造されます。これは熱分解として知られるプロセスです。このようにして、例えば木炭が作られます。ただし、トウモロコシわら、もみ殻、下水汚泥、バイオガスプラントからの消化物などの原材料は、より持続可能です。

熱分解により、合成ガス、熱、および最大 40 パーセントのバイオ炭が生成されます。合成ガスが発電に使用され、廃熱がバイオマスの乾燥に使用される場合、熱分解のための高温にもかかわらず、バイオ炭の気候バランスはプラスになります。結局のところ、炭化した有機残留物は腐敗してプロセス中に CO _{2 を}放出することができなくなります。以下のことが当てはまります: 熱分解温度が高いほど、炭素含有量が多くなり、石炭は長期的に安定します。

厳密に言えば、バイオ炭は肥料ではなく、単に栄養素の運搬材料であり、微生物の生息地です。表面は多孔質であるため、自重の 3 倍の水とそれに溶解した栄養素を吸収できます。バイオ炭と有機肥料を組み合わせると、微生物も定着します。土壌の生命を促進することにより、水の貯蔵能力を向上させ、腐植の形成を刺激します。バイオ炭は主に純粋な炭素で構成されており、微生物は非常にゆっくりとしか分解できません。 「そして、それは非常に長期間にわたって安定した状態を保ちます」とシュツットガルトの土壌生物学者は言います。

有用な畜産

正しく管理された家畜の牧草地であっても、長期間にわたって大量の炭素を隔離します。永久草地の土壌、つまり 5 年以上耕作されていない牧草地や牧草地は、森林土壌よりもさらに優れた炭素貯蔵能力を持っています。永続的な芝生の覆いは、土壌中の炭素埋蔵量のガス放出を防ぎます。放牧牛がこれを助けます。彼らの牛の糞は、有機物を土壌生命に提供します。群れが定期的に牧草地を交換する場合、穏やかな草刈りは草の各葉の成長スパートを引き起こし、特に根がより密に深く発芽することを可能にし、このようにして土壌中に炭素を蓄積します。

しかし、農家が土壌の炭素含有量を増やすために使用できる方法は多様であるにもかかわらず、貯蔵容量がどの程度の大きさであるかは詳細には不明のままです。特に、より深い土壌層での貯蔵については、まだほとんど研究されていません。これまでのところ明らかなことは、あらゆる土壌の吸収能力には、土壌の種類、場所、気候に応じて限界があるということです。土壌が飽和すると、それ以上炭素を投入してもその含有量は増加しません。この時点にいつ到達するかは、気候に配慮した管理が 20 年から 100 年続くと予想されます。

さらに、気候変動も貯蔵能力を制限する役割を果たしています。「温暖化が進むごとに、土壌中の炭素隔離は減少し続けます」とフリードヘルム・タウベ氏は警告します。別の言い方をすると、暖かくなればなるほど、より多くの炭素が温室効果ガス CO ₂の形で大気中に放出されます。