آب، انرژی و محیط‌زیست

در گذشته وظیفه اصلی خاک، تامین محیط مناسب برای رشد گیاه بوده است، ولی اکنون با افزایش توجهات به مسئله  چالش‌های جهانی، خاک نقش چندگانه‌ای در موارد مختلف از جمله امنیت غذایی، کیفیت محیطی، تغییرات اقلیم جهانی و مخزنی برای دفع زباله‌های شهری و صنعتی به دست آورده است.

مواجه شدن با هرگونه افزایش نیاز غذایی، تصفیه هوا، تصفیه آب، ذخیره کربن برای جبران دی‌اکسید کربن منتشر شده از فعالیت‌های انسانی، از مواردی هستند که خاک می‌تواند در رابطه با آن‌ها مدیریت شده و نقش موثری داشته باشد.

ارزیابی چالش‌های جهانی در رابطه با محیط زیست این‌گونه جمع بندی می‌شود که توسعه بشر بر روی سیاره زمین بایسنی به صورت پایدار باشد؛ به این مفهوم که ضمن تامین نیازهای کنونی جوامع انسانی، اقدامات انجام شده منجر به خطر انداختن تامین نیازهای نسل‌های بعدی نشود.

توسعه پایدار باید ضمن تامین امنیت غذایی، امنیت آب، امنیت انرژی، باید همراه با کاهش تغییرات اقلیمی، حفاظت از زیست پراکندگی، و ارائه خدمات اکوسیستمی صورت گیرد. چالش‌های مورد بحث در این رابطه دارای ویژگی‌های مشترک هستند؛ به این معنی که جهانی بوده، پیچیدگی زیادی داشته و با دارا بودن ارتباط ذاتی با یکدیگر به راحتی قابل حل نیستند. از این رو برای تامین نیازهای انسانی  در کمیت و کیفیت مناسب و با سهولت دسترسی، لازم است که این عوامل در ابعاد مختلف با یکدیگر ادغام شوند.

با تجزیه و تحلیل تمام چالش‌های محیطی، می‌توان نقش اساسی خاک را در همه این گزینه‌ها شناسایی کرد و  در حال حاضر بسیاری از مدل‌های اکتشافی که در بررسی این چالش‌های جهانی مورد استفاده هستند، در بهترین ترکیب به تخصص‌های علوم خاک محدود می‌شوند. پس در واقع می‌توان گفت که خاک زیربنای اصلی تمام این چالشهای زیست محیطی است و تخریب منابع خاکی می‌تواند تاثیرات مهمی برجا گذارد.

امنیت غذایی

امنیت غذایی و ایمنی غذا از واژه‌هایی مهم و کاربردی است که امروزه در اسناد توسعه‌ای به آن پرداخته شده و از سوی مسئولان به کار گرفته می‌شود. امنیت غذایی به دسترسی همه افراد یک جامعه، در تمام ادوار عمر به غذای کافی و سالم برای داشتن زندگی سالم و فعال گفته می‌شود. امنیت غذایی در حقیقت بنیان یک جامعه توسعه یافته و عنصر اصلی سلامت فکری روانی و جسمی اعضای آن است.

امنیت غذایی می‌تواند از طریق از بین بردن شکاف‌های محصول دهی، محدودیت‌های بهره‌وری کشاورزی (مانند محدودیت زمین‌های کشاورزی، کمبود آب، قیمت بالای انرژی، افت سرمایه گذاری در زمینه تحقیقات کشاورزی و افزایش ضایعات غذایی) به دست آید.

توسعه پایدار در بخش کشاورزی، عاملی حیاتی برای تغذیه جهان در دهه‌های آتی است. حفاظت خاک، آگاهی از بهترین نوع اقدامات مدیریتی و سازگاری تکنولوژیک در تقابل با هم باعث به حداکثر رساندن پتانسیل تولید محصول می‌شوند و دستیابی به محصولاتی با کیفیت بالا را ممکن می‌سازند.  همان‌گونه که در شکل نیز تشریح شده است کارکردهای خاک در این قلمرو تولید زیتوده، همراه با قابلیت آن برای  ذخیره‌سازی، تصفیه و انتقال عناصر غذایی، مواد اولیه و آب است.

امنیت آب

کمبود آب یک تهدید آنی است. فرصت برداشت آب از رودخانه‌ها وسدها در بیشتر نواحی کره زمین محدود کننده بوده و تلاش‌های جدید برای درک چرخه آب فرایند تبخیر و بازگشت دوباره آن از اتمسفر به وجود آمده است. سه مولفه اصلی امنیت آب شامل کیفیت آب، کمبود آب و تعاون آب به شدت از رابطه متقابلش با امنیت غذایی تحت تاثیر قرار گرفته است.

کیفیت آب با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن در ارتباط است و کمبود آب با دسترسی طبیعی و مهندسی شده آن و تلاش برای حذف آلودگی‌ها در ارتباط است. تعاون آب با تمرکز بر مدیریت در بین مصرف کنندگان و تخصیص و تجارت آن سومین مولفه اصلی است.

بانک جهانی تنها نهادی است که امنیت آبی را به صورت کمی عنوان کرده که عبارت است از تأمین سالیانه 1 متر مکعب آب شرب و بهداشتی برای شرب فرد، تأمین 100 متر مکعب آب بهداشتی برای بهداشت فرد و تأمین 1000 متر مکعب آب برای تولید کشاورزی، صنعتی و زیست محیطی، لذا از منظر این نهادهای تأمین 1101 مترمکعب در سال برای هر نفر به مفهوم تأمین امنیت آبی.

شواهد ثابت کرده است که به حداقل رساندن تخریب خاک همانند عملیات خاک‌ورزی حداقل می‌تواند باعث حفاظت آب در خاک شود. برای بهبود کارایی استفاده از آب در گیاه، درک روابط و برهمکنش بین آب-خاک-گیاه ضروری است. کارکرد خاک در ذخیره‌سازی، تصفیه و انتقال آب، مواد اولیه و چرخه عناصر غذایی، مهم‌ترین نقش خاک در فراهم کردن آب برای انسان، تولید زیتوده و نیازهای اکوسیستم است.

امنیت انرژی

امنیت انرژی عموما با دسترسی و مقرون به صرفه بودن آن در ارتباط است. دسترسی به داشتن یک منبع کافی و قابل استخراج به صورت بی‌وقفه و متنوع تعبیر می‌شود. مقرون به صرفه بودن به معنی دسترسی مساوی به انرژی ارزان است. کمیسیون اروپا، امنیت انرژی را " توانایی مطمئن شدن از نیازهای آینده انرژی هم در بخش استفاده از منابع داخلی در چارچوب ضوابط اقتصادی و یا ذخائر استراتژیک و هم در بخش خارجی بصورت دسترسی به مبادی عرضه با ثبات می داند." در یک تعریف دیگر امنیت انرژی شرایطی است که تمامی یک ملت و یا اکثریت آنها می توانند دسترسی مناسب به منابع انرژی با قیمت های معقول در حال حاضر و آینده فارغ از احتمال قطع و ریسک بالا داشته باشند.

بزرگ‌ترین چالش مرتبط با خاک در زمینه امنیت انرژی استفاده رقابتی از آن برای تولید انرژی‌هایی همانند گیاهان برای سوخت‌های زیستی در مقابل تولید غذا است که منجر به مصرف منابع بیشتری از خاک می شود. همچنین کاهش مصرف انرژی در بخش کشاورزی (از جمله سوخت مصرف شده توسط ادوات کشاورزی، استخراج و توزیع آب و ...) می‌تواند با بهبود مدیریت خاک محقق شود.

کاهش تغییرات اقلیمی

از بین گازهای گلخانه ای، CO2 مسئول حدود 64% افزایش اثر گلخانه‌ای است که این مسأله آن را به هدف اصلی برای کاهش گازهای گلخانه‌ای تبدیل کرده است. محققان گزارش کرده‌اند که افزایش دی-اکسیدکربن می‌تواند بر نرخ فتوسنتز تاثیر بگذارد، تجزیه مواد آلی را تسریع بخشد، با تغییر الگوهای بارشی دوره‌های خشکی، باران‌های سیل‌آسا یا میزان فرسایش را تغییر داده و با تغییر مکان زمین‌های زراعی باعث تغییر کشت خاک می‌شود.

در یک مفهوم جهانی،خاک دومین منبع  ذخیره کننده کربن است که اقیانوس ها با دارا بودن 38400 گیگاتن کربن در رتبه اول قرار دارند. مقدار کربن ذخیره شده در سه متر فوقانی خاک حدود 2344 گیگاتن برآورد شده که بیش از چهار برابر کربن ذخیره شده در منبع حیاتی کربن است. بیش از 50 درصد از این کربن در یک متر اولیه و بیش از 25 درصد آن در 20 سانتی‌متر فوقانی تجمع یافته‌اند.

کربن تحت تاثیر عوامل مختلفی از قبیل نوع پوشش گیاهی، مدیریت جنگل داری، سامانه کشت و کار و تناوب زراعی، سامانه بدون شخم، مدیریت اراضی زراعی و تردد ماشین آلات قرار گرفته، تغییر کرده و در خاک ذخیره می‌شود.

به عبارتی کربن به عنوان یک  منبع سوخت یا غذا برای خاک محسوب می‌شود که اثرات شگرفی بر حاصلخیزی، کیفیت خاک و محصولات کشاورزی دارد. قابلیت خاک در ترسیب کربن به صورت بالقوه می‌تواند افزایش گازهای گلخانه‌ای جوی را کاهش دهد. با توجه به این واقعیت که کربن ذخیره شده در خاک‌های جهان بیش از اتمسفر است، آزاد شدن این کربن به اتمسفر می‌تواند سهم مهمی در گرمایش جهانی داشته باشد. مدیریت کارکردهای خاک که می‌توانند بر ظرفیت ترسیب کربن موثر باشند، نه تنها تغییرات اقلیمی را تخفیف می‌بخشند، بلکه بر بهره‌وری زراعی و امنیت غذای جهانی تاثیر مثبت می‌گذارند.

حمایت از تنوع زیستی

تنوع زیستی یه به عبارت ساده‌تر تنوع جانوران، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها به لحاظ ژنتیکی، گونه‌ای و اکوسیستمی، جهت حفظ پایداری خدمات کلیدی اکوسیستم و ساختار و فرایندهای مربوط به آن امری ضروری است. ارگانیسم‌های متنوعی که در ایجاد تنوع زیستی خاک ایفای نقش می کنند، برخی از خدمات حیاتی و خاصی را بر عهده دارند که موجب تنظیم اکوسیستم و خاک می‌شود. این خدمات عبارتند از: تجزیه ضایعات و بازیافت مواد مغذی. تبدیل نیتروژن اتمسفری به نیتروژن آلی و تبدیل مجدد آن به نیتروژن اتمسفری، و تغییر و تبدیل ساختار خاک.

تنوع زیستی خاک می تواند به عنوان تنوع در حیات خاک از ژن گرفته تا جمعیت، و تنوع در محیط زیست خاک از منافذ ریزخاکدانه‌ها گرفته تا کل محیط زیست تعریف شود. خاک زیست‌بوم بزرگترین منبع ژنی و تنوع گونه‌ای است و موجودات زنده به طور فعال در فرایندهای تشکیل و کارکرد خاک موثرند. چراکه ریزموجودات در نگهداری مواد و انتقال انرژی در محیط‌های خاکی سهم زیادی دارند. به خصوص که تنوع زیستی در راندمان آب و عناصر غذایی نقش داشته، ساختمان خاک بهبود می‌بخشد و خاک را در برابر تهدیدات وارده محافظت می کند.

جمع آوری اطلاعات در رابطه با تنوع زیستی امکان بررسی توزیع موجودات را در نواحی مختلف جغرافیایی به وجود می‌آورد و یک مفهومی را از چگونگی ارتباط موجودات زنده با اقدامات مدیریتی و ویژگی‌های خاکی توضیح می‌دهد. برای اینکه تنوع زیستی در تشکیل و کارکرد زیست‌بوم‌ها در خارج از نواحی حفاظتی بتواند نقش خود را ایفا کند، تنوع دادن به کاربری اراضی بایستی هدف اولیه باشد. بنابراین درک بیشتر برهمکنش‌های بین سیستم‌های بیولوژیک-خاک گیاه-آب و بهبود توانایی ارزیابی زمان و مکان اعلام خطر اکولوژیک امری ضروری و مداوم است. این امر ضمن آگاه کردن کاربران اراضی، قابلیت سازگاری با تغییرات محیطی حمایت از برنامه‌های کاری سیاست خوب را ارتقا می‌بخشد.

خدمات اکوسیستم

واژه خدمات اکوسیستم می‌تواند به عنوان قابلیت ترکیبات و فرایندهای طبیعی در تامین کالا و خدمات برای براورده کردن نیازهای انسان به طور مستقیم یا غیر مستقیم تعریف شود. تعدادی اصول طبقه بندی برای گروه‌بندی خدمات اکوسیستم توسعه یافته‌اند و اخیرا اصول ارزیابی اکوسیستم ملینیوم (Framed Millennium Ecosystem Assessment) چهار گروه خدماتی پشتیبانی (تشکیل خاک، رشد گیاهان، چرخه مواد مغذی، منبع ژنی)، تامین (مواد غذایی، آب شیرین، هیزم، فیبر، مواد بیوشیمیایی، منابع ژنتیکی)، تنظیم (آب و هوا، بیماری‌ها، آب، آلودگی منابع، گرده افشانی)، امور فرهنگی (موارد معنوی و مذهبی، تفریحی و گردشگری طبیعی، موارد مربوط به زیبایی شناختی و الهام بخش، امور آموزشی، ایجاد حالات خاص و محل جهت برانگیختن احساسات و میراث فرهنگی)، را تشریح می‌کند. این چهار گروه می‌توانند نشان‌دهنده ابعاد خدمات اکوسیستم باشند.

 برای تعیین چگونگی به کارگیری این گروه‌ها در علوم خاک تلاش‌های متعددی صورت گرفته است که به طور خلاصه در پنج کارکرد ذکر شده از خاک (شکل فوق) آمده است که این کارکردها، کالاها و خدمات اکوسیستم را در دسترس قرار می‌دهند. برای اینکه بتوان سهم خاک را در خدمات اکوسیستم به طور کامل بیان کرد، سرمایه طبیعی خاک را در نظر گرفت و قادر بود تغییرات خاک به طور مفصل بیان کرد شاخص‌های گسترده‌تری از شاخص‌های کارای کیفیت خاک و سلامت خاک لازم است.

مدت طولانی است که فرایندهای تخریب خاک از قبیل فرسایش، کاهش حاصلخیزی، شوری، اسیدی شدن، کاهش کربن آلی و تراکم گزارش شده و این عوامل به عنوان تهدیدات اساسی برای جوامع انسانی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ضمن فعالیت‌های بشری، ظرفیت خاک به عنوان یک مخزن در چرخه کربن کاهش یافته و پایگاه مرکزی تولیدات منابع انرژی تجدید پذیر حذف شده است. این عوامل نتایج زیان‌آوری را بر بهره وری کشاورزی، تامین آب، افزایش گازهای گلخانه‌ای و کاهش تنوع زیستی اعمال می‌کنند. بدون وجود یک خاک ایمن، نمی‌توان از تامین بودن امنیت غذا و الیاف، آب پاک و تازه، یا تنوع در محیط زیست مطمئن بود و حفاظت از خاک تنها راهی است که به تمامی بشریت امکان می‌دهد در زندگی سالم بر روی سیاره زمین سهیم باشند.

*کارشناس کارگروه تخصصی توسعه فناوری‌های آب، خشکسالی، فرسایش و محیط‌زیست معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

منبع: isti.ir