Značná časť európskych poľnohospodárskych pôd vystavená riziku straty pôdneho organického uhlíka

Dokument sa zaoberá konceptom saturácie pôdneho organického uhlíka (SOC) a navrhuje nový index rizika SOC pre európske poľnohospodárske pôdy. V úvode sa zdôrazňuje význam pôdy ako záchytného miesta uhlíka v kontexte dosiahnutia klimatickej neutrality v Európskej únii (EÚ) do roku 2050. Poukazuje sa na to, že poľnohospodárske pôdy v EÚ sú v porovnaní s inými druhmi využitia pôdy ochudobnené o SOC a väčšina z nich je ďaleko od nasýtenia stabilnou frakciou organického uhlíka viazaného na minerály (MAOC), čo umožňuje ukladanie dodatočného uhlíka prostredníctvom vhodných postupov hospodárenia. Napriek tomu štúdia zistila relatívnu stratu SOC o 0,75 % v európskych poľnohospodárskych pôdach v období 2009–2018.

Dokument vysvetľuje, že samotné posúdenie celkového obsahu SOC a jeho zmeny v čase neposkytuje dostatočné informácie pre efektívne intervencie zamerané na sekvestráciu SOC. V posledných desaťročiach sa preto vyvinul nový koncepčný rámec, ktorý zdôrazňuje výhody rozdelenia celkového SOC na dve frakcie: MAOC a partikulárny organický uhlík (POC). MAOC pozostáva prevažne z rastlinných a mikrobiálnych zlúčenín s nízkou molekulovou hmotnosťou, ktoré môžu byť stabilizované interakciou s pôdnou matricou prostredníctvom sorpcie a fyzickej ochrany. Vďaka tomu je MAOC odolnejší voči degradácii ako POC a má dlhšiu dobu obratu, čo podporuje dlhodobé ukladanie atmosférického CO2 do pôdy. Avšak MAOC má teoretickú minerálnu kapacitu v dôsledku obmedzeného počtu väzbových miest na minerálnom povrchu [3, 12–14]. Stupeň nasýtenia MAOC preto indikuje podiel nameraného MAOC vzhľadom na túto teoretickú kapacitu.

Štúdia argumentuje, že bežne používaná metóda výpočtu teoretickej minerálnej kapacity MAOC na základe textúry pôdy a mineralógie ílov má nízky praktický význam pre opatrenia na zvyšovanie uhlíka. Napríklad stredomorské pôdy by nikdy nedosiahli obsah MAOC kyslých pôd v chladnej klíme severnej Európy, aj keby mali rovnakú textúru. Preto autori navrhujú výpočet „efektívnej kapacity MAOC“ na základe klastrovej analýzy, ktorá zohľadňuje pedo-klimatické a hospodárske podmienky. Efektívna kapacita MAOC tak predstavuje biofyzikálne dosiahnuteľný MAOC v danom pedo-klimatickom klastri pre poľnohospodárske pôdy.

Na mapovanie indexu rizika boli použité informácie zo štyroch súborov údajov: i) obsah SOC v opakovane monitorovaných lokalitách (2009–2018) v rámci prieskumu LUCAS (EU Land Use and Land Cover Survey), ii) zmeny SOC (ΔSOC) medzi opakovanými prieskumami, iii) pridružené merania viditeľnej a blízkej infračervenej (VNIR) spektroskopie a iv) podmnožina nameraných frakcií SOC. Index rizika je založený na koncepte expozície-zraniteľnosti-nebezpečenstva od Medzivládneho panelu pre zmenu klímy (IPCC).

• Expozícia: Predstavuje všetky pôdy pod poľnohospodárskym využitím.
• Nebezpečenstvo: Predstavuje zmeny SOC (ΔSOC), ktoré sú výsledkom vplyvu klímy a hospodárenia na ukladanie SOC.
• Zraniteľnosť: Predstavuje úroveň nasýtenia MAOC v rámci biofyzikálne homogénnych európskych poľnohospodárskych regiónov.

Na výpočet efektívnej kapacity MAOC boli použité tri rôzne regresné metódy (BL, PBL, NBL) na základe teórie saturácie MAOC. Pedo-klimatické zóny boli identifikované pomocou k-means klastrovania na základe aridity, čistej primárnej produkcie (NPP), pH a reliéfu. Predikcia POC a MAOC pre rozsiahlejší súbor dát LUCAS 2009 bola vykonaná pomocou VNIR spektier.

Výsledky ukázali, že efektívna saturácia MAOC je závislá od klastra a súvisí so zraniteľnosťou SOC. Regresné metódy na odhad efektívnej kapacity MAOC vykazovali značné rozdiely medzi pedo-klimatickými klastrami. Na základe stupňa nebezpečenstva (ΔSOC) a zraniteľnosti (nasýtenie MAOC) boli poľnohospodárske pôdy zaradené do štyroch tried indexu rizika: vysoké riziko (HR), vysoké nebezpečenstvo (HH), žiadne riziko (NR) a žiadne nebezpečenstvo (NH).

Štúdia zistila, že medzi 43 a 83 miliónov hektárov poľnohospodárskych pôd je klasifikovaných ako s vysokým rizikom, pričom tieto oblasti sa nachádzajú najmä v chladných a vlhkých regiónoch. Oblasti s vysokým nebezpečenstvom (negatívne ΔSOC, nízke nasýtenie MAOC) sa nachádzajú najmä v Škandinávii, strednom Anglicku, západnom Francúzsku a niektorých častiach Stredomoria. Oblasti bez rizika (pozitívne ΔSOC, nízke nasýtenie MAOC), ktoré majú potenciál pre efektívne ukladanie uhlíka prostredníctvom uhlíkového poľnohospodárstva, sa tiahnu od západného pobrežia Európy smerom na východ cez severné Francúzsko, Belgicko, južné Nemecko až po Maďarsko.

Autori zdôrazňujú, že index rizika poskytuje syntetické informácie pre tvorcov politík na ochranu a zvyšovanie POC a MAOC. Poukazujú na to, že hoci nasýtenie MAOC ovplyvňuje mieru akumulácie uhlíka, pri hodnotení potenciálu ukladania uhlíka by sa nemal zohľadňovať len stupeň nasýtenia, ale aj absolútne množstvo MAOC. Metodologické rozhodnutia pri výpočte nasýtenia uhlíka majú významný vplyv na výsledky, preto je potrebný ďalší výskum smerujúci k jednotnému prístupu. Spring

---

Slovník kľúčových pojmov

• Pôdny organický uhlík (SOC): Uhlík nachádzajúci sa v organickej hmote pôdy.
• Partikulárny organický uhlík (POC): Frakcia SOC pozostávajúca z väčších, menej spracovaných organických zvyškov, ktoré sú menej stabilné.
• Minerálmi asociovaný organický uhlík (MAOC): Frakcia SOC tvorená menšími organickými molekulami stabilizovanými interakciami s minerálnymi povrchmi pôdy, charakteristická dlhšou dobou zotrvania.
• Teoretická kapacita MAOC: Hypotetické maximálne množstvo MAOC, ktoré môže byť asociované s minerálnymi povrchmi na základe textúry a mineralógie pôdy.
• Efektívna kapacita MAOC: Biofyzikálne dosiahnuteľné množstvo MAOC v daných pedo-klimatických a manažmentových podmienkach.
• Nasýtenie MAOC: Pomer nameraného MAOC k efektívnej kapacite MAOC, často vyjadrený v percentách.
• ΔSOC (Delta SOC): Zmena obsahu pôdneho organického uhlíka v priebehu času.
• Pedo-klimatické zóny: Oblasti s podobnými pôdnymi a klimatickými charakteristikami.
• VNIR spektroskopia: Spektroskopická technika využívajúca viditeľné a blízke infračervené žiarenie na analýzu vlastností materiálov, v tomto prípade pôdy.
• Index rizika SOC: Syntetický index kombinujúci zmeny SOC (nebezpečenstvo) a efektívnu kapacitu MAOC (zraniteľnosť) na posúdenie rizika straty SOC.
• k-means klastrovanie: Algoritmus strojového učenia používaný na rozdelenie dát do skupín (klastrov) na základe ich podobnosti.
• Kvantilová regresia: Typ regresnej analýzy, ktorá modeluje vzťah medzi premennými na rôznych kvantiloch distribúcie závislej premennej.
• Aridita: Miera suchosti klimatickej oblasti, zvyčajne definovaná ako pomer zrážok k potenciálnej evapotranspirácii.
• Čistá primárna produkcia (NPP): Celkové množstvo organického uhlíka vytvoreného vegetáciou v danom ekosystéme za určité obdobie.