Hodnocení zásob a potenciální sekvestrace uhlíku v půdách

Ivan Šebesta

Bachelor's thesis

Assessment of carbon stocks and potential sequestration in soils

Abstract:

Organická hmota v půdě získává stále větší pozornost jako potenciálně poměrně velký zdroj uhlíku pronikající do atmosféry v reakci na předpokládaný nárůst globální teplot. Půda však může být nejen zdrojem, ale i rezervoárem uhlíku, v závislosti na způsobu hospodaření, vstupu biomasy do půdy a jejím využití. Půda zadržuje největší množství uhlíku v suchozemském ekosystému. Udržení tohoto množství nebo dokonce zvýšení obsahu (sekvestrace) organického uhlíku v půdě tak napomůže zmírnit klimatické změny. Sekvestrace půdního organického uhlíku je definována jako proces přenosu CO2 z atmosféry do půdy prostřednictvím rostlinných zbytků a jiných organických látek, které jsou uloženy v půdě jako součást organické hmoty. Byly uvedeny způsoby hodnocení zásob uhlíku v půdě a metody odhadu potenciální sekvestrace uhlíku v půdě. Dále byly zhodnoceny stavy zásob uhlíku ve světě dle dostupných údajů a došlo k porovnání zásob uhlíku v půdách ČR se zahraničními údaji. Z přehledu 27 studií vyplývá, že za hrubý odhad globálního fondu půdního uhlíku lze považovat 1500 Pg uhlíku (do hloubky jednoho metru, v rámci všech půd na světě). Je třeba počítat se značnou variabilitou v rozmezí 500 - 3000 Pg uhlíku. Celosvětově je v orné půdě ve svrchních 30 cm půdy uloženo více než 140 Pg uhlíku. Na rozložení půdního organického uhlíku mají výrazný vliv teplota a srážky. Největší množství uhlíku v současnosti ukládají oblasti Severní Ameriky, Eurasie (Rusko) a Evropy v orné půdě s více než 21 Pg uhlíku v každé z nich. Současná celková zásoba uhlíku v České republice činí více než 950 393 943 t. Největší podíl na zásobách představuje uhlík uložený v půdě (57,6 %), v nadzemní biomase (31,4 %), podzemní biomase (7,7 %). Mezi navržené postupy k optimální sekvestraci půdního uhlíku patří racionální agrotechnika (omezením klasické orby a kultivačních operací). Dále ke snížení ztrát uhlíku vede ochrana před mineralizací a erozí. Zvýšené dodání uhlíku představuje dodání hnojiv a použití biouhlu. Zvyšování obsahu organické hmoty v půdě je výhodné nejen pro zmírnění nepříznivých změn klimatu. Sekvestrace uhlíku má též další velmi pozitivní přínosy, mezi které patří lepší infiltrace, zadržování vody a ovlivnění úrodnosti půdy. Zlepšení našich znalostí o technickém potenciálu sekvestrace uhlíku v půdě a praktickém provádění lepšího hospodaření s půdou zaměřené na zvyšování půdního organického uhlíku nabízí potenciálně pozitivní důsledky pro potravinovou bezpečnost a ekologickou udržitelnost v dlouhodobém horizontu.

Abstract:

Soil organic matter is gaining increasing attention as a potentially relatively large source of carbon entering the atmosphere in response to projected increases in global temperatures. However, soils can be not only a source but also a reservoir of carbon, depending on management practices, biomass input and use. Soil holds the largest amount of carbon in the terrestrial ecosystem. Thus, maintaining this amount or even increasing the organic carbon content (sequestration) of soil will help to mitigate climate change. Soil organic carbon sequestration is defined as the process of transferring CO2 from the atmosphere to the soil through plant residues and other organic matter that are stored in the soil as part of the organic matter. Methods for assessing soil carbon stocks and methods for estimating potential soil carbon sequestration were presented. Furthermore, the carbon stock levels in the world according to available data were evaluated and the carbon stock in soils of the Czech Republic was compared with foreign data. A review of 27 studies shows that 1500 Pg of carbon (to a depth of one meter, across all soils in the world) can be considered a rough estimate of the global soil carbon pool. Considerable variability in the range of 500 - 3000 Pg of carbon should be taken into account. Globally, more than 140 Pg of carbon is stored in the top 30 cm of arable soils. Temperature and precipitation have a strong influence on the distribution of soil organic carbon. The regions of North America, Eurasia (Russia) and Europe currently store the largest amounts of carbon in arable soils, with more than 21 Pg of carbon in each. The current total carbon stock in the Czech Republic is more than 950,393,943 t. The largest share of the stock is stored in soil (57.6 %), above-ground biomass (31.4 %), below-ground biomass (7.7 %). Proposed procedures for optimal soil carbon sequestration include reasonable agrotechnics (reduced tillage or no tillage). In addition, protection from mineralisation and erosion leads to a reduction in carbon loss. Increased carbon supply is represented by the supply of fertilisers and the use of biochar. Increasing soil organic matter is not only beneficial for mitigating adverse climate change. Carbon sequestration also has other very positive benefits, including improved infiltration, retention of water and impact on soil fertility. Improving our knowledge of the technical potential of soil carbon sequestration and the practical implementation of better soil management aimed at increasing soil organic carbon offers potentially positive implications for food security and environmental sustainability in the long term.

Keywords

organická hmota, půdní organický uhlík, sekvestrace, biouhel, klimatické změny

Keywords

organic matter, soil organic carbon, sequestration, biochar, climate change

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 24. 5. 2023
• Supervisor: prof. Dr. Ing. Luboš Borůvka
• Reader: Tomáš Khel, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Landscape Conservation and Use of Natural Resources