Втрату ґрунтового вуглецю визначили за кривизною пагорбів

Науковці розробили метод, за допомогою якого можна передбачати швидкість ерозії, а також запас, просторову варіативність і стійкість ґрунтової органічної речовини, маючи на руках лише дані топографічної зйомки – тобто знаючи форму і кривизну схилів пагорбів.

Brooke Hunter / Nature Geoscience, 2024

Вони вже змогли встановити, що у ґрунтів на крутих схилах частка мінерально-асоційованого органічного вуглецю падає вдвічі порівняно з пологими схилами, а загальний запас органічного вуглецю – у 20 разів. Результати їхнього дослідження опубліковані в журналі Nature Geoscience.

У верхньому двометровому шарі ґрунтів укладено приблизно 2,4 мільярда тонн вуглецю, тобто вдвічі більше, ніж в атмосфері, і втричі більше, ніж у рослинному покриві суші. У вуглецевому циклі, що склався на планеті, частина цього вуглецю виведена з кругообігу і на тривалий термін (тисячі років) законсервована у вигляді ґрунтової органічної речовини. Деякі процеси, як-от ґрунтова ерозія, призводять до розмикання циклу і витоку вуглецю в атмосферу, що потенційно загрожує посиленням парникового ефекту, проте оцінювання ерозійного потенціалу та пов’язаних із ними вуглецевих втрат усе ще досить складне завдання.

Вчені під керівництвом Брука Хантера (Brooke Hunter) з Орегонського університету розробили спосіб визначення швидкості ерозії ґрунту і виносу вуглецю за морфометричними даними. Вони провели високоточну лідарну зйомку вершин пагорбів у горах Кламат на південному заході Орегона і відбирали вздовж них зразки ґрунтів, щоб визначити вміст органічного вуглецю і його вертикальний розподіл.

Виявлені тенденції відповідали усталеним уявленням про ерозійні процеси: на гострих і крутих схилах вони відбуваються швидше і виносять більше ґрунтових частинок, що сприяє утворенню тонких і кам’янистих ґрунтів, які погано утримують вуглець. Однак поєднання лідарних даних і лабораторних аналізів органічної речовини дали змогу побудувати основу для математичного моделювання виносу вуглецю з ерозійних ландшафтів та оцінки просторових варіацій у кількості та стійкості ґрунтової органічної речовини.

Частка мінерально-асоційованого органічного вуглецю в ґрунтах стрімких схилів падає до 35 відсотків внаслідок активного виносу великої фракції ґрунтових часток (розміром більше двох міліметрів), тоді як у ґрунтах на пологих пагорбах вона становить 60-70 відсотків. Крім того, радіовуглецевий аналіз показав, що в ландшафтах з великою швидкістю ерозії переважає молодий вуглець, який активно залучений у біологічний кругообіг. Загалом зі збільшенням крутизни схилу запас органічного вуглецю в ґрунті падає з 20 кілограмів до менш ніж кілограма на квадратний метр, а швидкість ерозії зростає з менш ніж 0,01 до більш ніж 0,19 міліметрів на рік.