Ефект на ѓубрење со CO2

Ефектот на ѓубрење со CO<sub>2</sub> или ефектот на ѓубрење со јаглерод предизвикува зголемена стапка на фотосинтеза додека ја ограничува транспирацијата на листовите кај растенијата. И двата процеса се резултат на зголемените нивоа на јаглерод диоксид во атмосферата (CO<sub>2</sub>). Ефектот на ѓубрење со јаглерод варира во зависност од растителните видови, температурата на воздухот и почвата и достапноста на вода и хранливи материи. Нето примарна продуктивност (Н.П.П) може позитивно да одговори на ефектот на ѓубрење со јаглерод. Иако, доказите покажуваат дека зголемените стапки на фотосинтеза кај растенијата поради ѓубрењето со CO<sub>2</sub> не директно го подобруваат целиот раст на растенијата, а со тоа и складирањето на јаглеродот. Ефектот на ѓубрење со јаглерод е пријавен дека е причина за четириесет и четири проценти зголемување на бруто-примарната продуктивност (Б.П.П) од 2000-тите. Моделите на Земјиниот систем, моделите на копнениот систем и динамичките глобални модели на вегетација се користат за истражување и интерпретација на вегетациските трендови поврзани со зголемувањето на нивото на атмосферски CO<sub>2</sub>. Сепак, екосистемските процеси поврзани со ефектот на ѓубрење CO<sub>2</sub> остануваат неизвесни и затоа е предизвикувачки да се моделираат.
Копнените екосистеми ги намалиле концентрациите на CO<sub>2</sub> во атмосферата и делумно ги ублажиле ефектите од климатските промени. Одговорот на растенијата на ефектот на ѓубрење со јаглерод веројатно нема значително да ја намали концентрацијата на CO<sub>2</sub> во атмосферата во текот на следниот век поради зголемените антропогени влијанија врз атмосферскиот CO<sub>2</sub>. Земјините вегетирани земји покажале значително позеленување од раните 1980-ти главно поради зголемените нивоа на атмосферски CO<sub>2</sub>.
Теоријата предвидува дека тропските предели ќе имаат најголемо навлегување поради ефектот на јаглеродно ѓубрење, но тоа не е забележано. Количината на навлегување на јаглерод диоксид од ѓубрењето со јаглерод диоксид зависи и од тоа како шумите реагираат на климатските промени, и дали се заштитени од уништување на шумите.
Промените во атмосферскиот CO<sub>2</sub> можат да го намалат нутритивниот квалитет на некои култури, при што на пример пченицата има помалку протеини и помалку од некои минерали. Прехранбените култури може да забележат намалување на содржината на протеини, железо и цинк кај обичните прехранбени култури од три до седумнаесет проценти.
1 Механизам
Преку фотосинтезата, растенијата користат CO<sub>2</sub> од атмосферата, вода од земјата и енергија од сонцето за да создадат шеќери што се користат за раст и гориво. Додека користењето на оваа глукоза како гориво ослободува јаглерод назад во атмосферата (фотореспирација), растот го складира јаглеродот во физичките структури на растението (т.е. лисја, дрво или недрвенести стебла).Со околу 19 проценти од јаглеродот на Земјата складиран во растенијата,растот на растенијата игра важна улога во складирањето на јаглеродот на земјата наместо во атмосферата. Во контекст на складирање на јаглерод, растот на растенијата често се нарекува продуктивност на биомаса.Овој термин се користи затоа што истражувачите го споредувале растот на различни растителни заедници според нивната биомаса, количината на јаглерод што ја содржат.
Зголемената продуктивност на биомасата директно ја зголемува количината на јаглерод складиран во растенијата. И бидејќи истражувачите се заинтересирани за складирање на јаглерод, тие се заинтересирани за тоа каде поголемиот дел од биомасата се наоѓа во поединечни растенија или во екосистем. Растенијата прво ќе ги искористат своите ресурси за опстанок и ќе го поддржат растот и одржувањето на најважните ткива како лисјата и фините корени кои имаат краток век. Со повеќе расположливи ресурси растенијата можат да растат потрајни, но помалку неопходни ткива како дрвото.
2 Набљудувања и трендови
Од 2002 до 2014 година, се чини дека растенијата влегле во поголема продуктивност, почнувајќи да извлекуваат повеќе CO<sub>2</sub> од воздухот отколку што правеле порано. Резултатот бил дека стапката со која CO<sub>2</sub> се акумулира во атмосферата не се зголемил во овој временски период, иако претходно, значително пораснал во согласност со растечките емисии на стакленички гасови.
Преглед на научни студии за стаклена градина од 1993 година покажал дека двојно зголемување на концентрацијата јаглерод диоксид ќе го стимулира растот на сто педесет и шест различни растителни видови во просек за триесет и седум проценти. Одговорот значително се разликувал во зависност од видот, при што некои покажале многу поголеми добивки, а неколку покажале загуба. На пример, една студија во стаклена градина од 1979 година покажала дека со двојно зголемена концентрација јаглерод диоксид, сувата тежина на растенијата од памук стари четириесет дена се удвоила, но сувата тежина на растенијата стари триесет дена се зголемила за само дваесет проценти.
Покрај студиите за стаклена градина, теренските и сателитски мерења се обидуваат да го разберат ефектот на зголемениот јаглерод диоксид во поприродни средини. Во експериментите за збогатување со јаглерод диоксид (ЕЗЈД) на слободен воздух, растенијата се одгледуваат на терени и концентрацијата на јаглерод диоксид во околниот воздух е вештачки покачена. Овие експерименти обично користат пониски нивоа јаглерод диоксид од студиите за стаклена градина. Тие покажуваат помала добивка во растот од студиите за стаклена градина, при што добивките во голема мера зависат од видот што се испитува. Прегледот од 2005 година на 12 експерименти на 475-600 ppm покажа просечен пораст од 17 проценти во приносот на културите, при што мешунките обично покажуваат поголема реакција од другите видови и C4 растенијата генерално покажуваат помалку. Прегледот исто така тврдел дека експериментите имаат свои ограничувања. Проучените нивоа јаглерод диоксид биле пониски, а повеќето од експериментите биле спроведени во умерени региони. Сателитски мерења откриле зголемување на индексот на лисна површина за 25 проценти до 50 проценти од вегетираната површина на Земјата во текот на изминатите 35 години (т.е. позеленување на планетата), обезбедувајќи докази за позитивен ефект на ѓубрење на јаглерод диоксид.
Во зависност од околината, постојат диференцијални реакции на покачен атмосферски јаглерод диоксид помеѓу главните „функционални типови“ на растенија, како што се растенијата C3 и C4, или повеќе или помалку дрвените видови; што има потенцијал меѓу другото да ја промени конкуренцијата меѓу овие групи. Зголемениот јаглерод диоксид исто така може да доведе до зголемен однос на јаглерод:азот во лисјата на растенијата или во други аспекти на хемијата на листовите, што веројатно ја менува исхраната на тревопасните животни. Студиите покажуваат дека двојно зголемените концентрации на јаглерод диоксид ќе покажат зголемување на фотосинтезата кај C3 растенијата, но не и кај C4 растенијата. Сепак, исто така се покажа дека C4 растенијата се способни да опстојуваат во суша подобро од растенијата C3.
3 Експериментирање со збогатување
Ефектите од збогатувањето јаглерод диоксид наједноставно може да се постигнат во стаклена градина (види за негова земјоделска употреба). Меѓутоа, за експериментирање, резултатите добиени во стаклена градина би биле сомнителни поради тоа што воведуваат премногу збунувачки променливи. Коморите на отворено се на сличен начин сомнеж, при што некои критики го припишуваат, на пр. падот на концентрациите на минералите пронајден во овие експерименти за збогатување на јаглерод диоксид на ограничувањата што се ставаат на кореновиот систем. Сегашната најсовремена е методологијата ЕЗЈД, каде јаглерод диоксид се исфрла директно на отворено. Дури и тогаш, постојат сомнежи дали резултатите од ЕЗЈД во еден дел од светот важат и за друг.
3.1 Експерименти за збогатување јаглерод диоксид (ЕЗЈД) со слободен воздух
Национална лабораторија Оук Риџ спровеле експерименти со ЕЗЈД каде што нивоата на јаглерод диоксид биле зголемени над амбиенталните нивоа во шумските насади. Овие експерименти покажале:* Зголеменото производство на коренот поттикнато од зголемениот јаглерод диоксид, што резултира со повеќе јаглерод во почвата.
* Почетен пораст на нето-примарната продуктивност, кој не бил одржлив.
* Побрзо опаѓање на достапноста на азот во зголемените шумски парцели јаглерод диоксид.
* Промена во структурата на заедницата на растенијата, со минимална промена во структурата на микробната заедница.* Засилениот јаглерод диоксид не може значително да ја зголеми носивоста на листот или индексот на површината на листот на една област.
Експериментите ЕЗЈД биле критикувани дека не се репрезентативни за целиот свет. Овие експерименти не требало да се екстраполираат на глобално ниво. Други слични експерименти се спроведуваат и во други региони како во амазонската прашума и во Бразил.
3.1.1 Борови
Универзитетот Дјук направи студија каде дозирал плантажа со борови со покачени нивоа на јаглерод диоксид. Студиите покажале дека боровите навистина растеле побрзо и посилни. Тие, исто така, биле помалку подложни на оштетување за време на ледени бури, што е фактор што го ограничува растот на боровите подалеку на север. Шумата била релативно подобро за време на сушните години. Хипотезата е дека ограничувачките фактори во растот на боровите се хранливи материи како што е азот, кој е во дефицит на голем дел од боровните површини на југоисток. Во сушните години, сепак, дрвјата не се спротивставуваат на тие фактори, бидејќи тие растат побавно бидејќи водата е ограничувачки фактор. Кога дождот е обилен, дрвјата ги достигнуваат границите на хранливите материи на локацијата и дополнителниот јаглерод диоксид не е корисен. Повеќето шумски почви во Југоисточниот регион имаат недостаток на азот и фосфор, како и минерали во трагови. Боровите шуми често седат на земја што се користела за памук, пченка или тутун. Бидејќи овие култури ги исцрпуваа првично плитките и неплодни почви, фармерите на дрвја мора да работат на подобрување на почвите.
4 Поврзано
* Ефектите од климатските промени врз земјоделството