Poprawa stanu gleb o 10 proc. pomogłaby wyżywić dodatkowe 70 mln osób

Zmniejszenie degradacji gleby o 10 proc. mogłoby pozwolić na wyżywienie dodatkowo około 70 mln ludzi – wynika z badania „Land degradation is associated with larger crop yield gaps across global croplands” opublikowanego na łamach czasopisma naukowego Nature Food. Jak podkreślili badacze, degradacja gleby, utrata bioróżnorodności i zmiana klimatu są ze sobą powiązane, choć w porównaniu z pozostałymi dwoma globalnymi wyzwaniami, wiedza naukowa na temat degradacji gleb jest najbardziej ograniczona. Badanie jest więc szczegółnie ważne w kontekście zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego. W 2023 r. z powodu głodu na świecie cierpiało około 733 mln osób.

Co wykazało badanie?

Autorzy badania obliczyli, jak bardzo degradacja gleby wpływa na spadek plonów. Okazuje się, że wzrost degradacji gleby o 10 proc. powoduje średni spadek plonów o 2 proc. Regionalnie straty produkcji rolnej mogą sięgać nawet 6 proc. przy 10 proc. wzroście degradacji gleby na najbardziej dotkniętych obszarach. Dotyczy to północnych i południowych Indii, północno-wschodnich Chin, środkowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych oraz części Ameryki Środkowej i Południowej.

Łącznie dla światowych gruntów ornych oznacza to szacowane straty w produkcji roślinnej rzędu 20 mln ton, co odpowiada 52 bln kcal, czyli mniej więcej rocznemu kalorycznemu zapotrzebowaniu 71 mln ludzi, oraz 4 mld dolarów amerykańskich rocznych przychodów z upraw
– napisali naukowcy.

Jak powiedział dr Hadi z Uniwersytetu w Bonn, jeden z autorów badania, „gdybyśmy mogli zmniejszyć degradację gleb o 10 proc. na całym świecie, plony wzrosłyby tak bardzo, że moglibyśmy wyżywić ponad 70 milionów ludzi”.

Co wpływa na degradację gleb?

Naukowcy zwrócili uwagę, że na pogorszenie jakości gleby wpływają zarówno współczesne praktyki rolnicze – intensywne rolnictwo, nadmierne nawożenie, monokultury, jak i niektóre techniki tradycyjne – rolnictwo żarowo-odłogowe – pierwotny sposób uprawy ziemi wciąż stosowany w niektórych krajach w Afryce. System rolnictwa żarowo‑odłogowego polega na wycince drzew i krzewów z niewielkiej powierzchni ziemi, następnie na wypalaniu roślinności w celu użyźnienia gleby. Przez pierwszych parę lat ziemia jest użyźniona popiołem, a plony są obfite. Następnie taki wyjałowiony kawałek ziemi jest porzucany.

Badacze podkreślają, że kraje o wyższych dochodach doświadczają podobnych luk w plonach i stopnia degradacji gleby, jak kraje uboższe, chociaż dysponują one zasobami, które pozwalają im na łagodzenie problemów związanych z degradacją gleby. Sugeruje to, że to nowoczesne rolnictwo intensywne bardziej degraduje gleby. Współczesne systemy rolnicze są więc wysoce produktywne w optymalnych warunkach, ale wykazują większą wrażliwość na stres środowiskowy i nawet niewielkie zaburzenia warunków.

Wyniki badania pokazują także, że choć wiele obszarów w Afryce wykazuje wysokie luki w plonach, to obecnie stosunkowo niewielka ich część jest związana z historyczną degradacją gleby. Regiony te są uzależnione od ekstensywnych, a nie intensywnych praktyk rolnych, i charakteryzują się niskim wykorzystaniem środków produkcji rolnej. Napotykają wiele innych ograniczeń poza degradacją gleby: ograniczony dostęp do nawozów, systemów nawadniania, wiedzy rolniczej i technologii. To te czynniki łącznie przyczyniają się do tak wysokich luk w plonach, a degradacja gleby jest problemem drugorzędnym.

Dodatkowo stan gleb na świecie pogarsza wywołana przez człowieka zmiana klimatu. Burze z silnym wiatrem i deszcze nawalne wymywają i wywiewają wierzchnią, żyzną warstwę gleby. Ponadto częstsze w niektórych regionach susze, przeplatane gwałtownymi opadami sprawiają, że obniża się poziom wód gruntowych. Nawet jeśli po suszy wystąpią opady, to jeśli są one gwałtowne, woda nie może wsiąknąć w wysuszony grunt i spływa po powierzchni.

Jak przeprowadzono badanie?

Naukowcy sprawdzili związek między degradacją gleby – mierzoną jako różnica między warunkami obecnymi a historycznymi – a luką w plonach – mierzoną jako różnica między plonami możliwymi do osiągnięcia a osiągniętymi.

Najpierw obliczyli, jak wysokie mogłyby być plony w praktyce, gdyby do degradacji gleby nie dochodziło. W tym celu podzielili wszystkie grunty orne na Ziemi na kwadraty o boku równym 10 km. Następnie wybrali kwadraty, gdzie panowały podobne warunki – porównywalne poziomy opadów i temperatury – i porównali plony osiągane na tych obszarach. Uwzględnili przy tym różnice m.in. w stosowaniu nawozów i nawadnianiu, dzięki czemu zidentyfikowali obszary o szczególnie wysokich plonach. Wiele z nich to obszary, gdzie do degradacji gleby prawie nie doszło. Te tereny przyjęli jako punkt odniesienia dla tego, jakie plony można uzyskać na glebach, które nie uległy degradacji i nie zostały poddane przekształceniom przez człowieka.

Dla każdego kwadratu 10x10 km badacze byli w stanie obliczyć lukę w plonach, a następnie powiązać ją z pięcioma różnymi parametrami związanymi z degradacją gleby: erozją, odwodnieniem, zagęszczeniem ziemi spowodowanym użyciem ciężkiego sprzętu rolniczego, utratą dwutlenku węgla z gleby i niewielką pokrywą roślinną. Przy wsparciu sztucznej inteligencji naukowcy wykorzystali zidentyfikowaną różnicę w wielkości plonów do obliczenia stopnia degradacji gleby w każdej z lokalizacji, otrzymując średni wynik – 10 proc. wzrost tempa degradcji gleby zmniejsza plony średnio o 2 proc.

Czy stan gleb można poprawić?

„Ogólnie rzecz biorąc, wyniki pokazują, jak ważna dla podaży płodów rolnych jest jakość gleby” – powiedział w komentarzu dla portalu phys.org dr David Wuepper, kierujący grupą badawczą zajmującą się ekonomią gruntów na Uniwersytecie w Bonn. Działania na rzecz zmniejszenia luk w plonach powinny uwzględniać różnice w przyczynach tego stanu rzeczy.

W regionach o dużych lukach w plonach, gdzie jednak straty plonów wynikające z degradacji gleby są niewielkie – tak jak w niektórych regionach Afryki – polityki powinny ułatwiać intensyfikację rolnictwa – podkreslili badacze. Należy skupić się na poprawie dostępu do środków produkcji rolnej i usług finansowych, jednocześnie projektując polityki tak, by unikać pułapek niezrównoważonego, intensywnego rolnictwa. „Nasze wyniki wskazują, że dotychczasowe doświadczenia z regionów świata objętych intensywnymi uprawami pokazują, jak niezrównoważone praktyki doprowadziły do degradacji gleby, ostatecznie podważając obecną produktywność. Dlatego zrównoważona intensyfikacja powinna być zaprojektowana tak, aby od samego początku integrować uprawy konserwujące i zintegrowane zarządzanie żyznością gleby, zapewniając, że promowana intensyfikacja zwiększa produktywność przy jednoczesnym utrzymaniu zdrowia gleby, co ostatecznie wspiera długoterminową odporność i zrównoważoną produkcję rolną” – wskazali naukowcy.

Autorzy badania zwrócili również uwagę, że globalny system żywnościowy jest ze sobą powiązany, spadki produktywności gruntów rolnych w jednej części świata wpływają więc na inne rynki. Degradacja gleb to więc globalne wyzwanie gospodarcze i istotny problem dla bezpieczeństwa żywnościowego, przez co wymaga silniejszej współpracy narodowej.

Jak wykazało inne badanie zespołu badawczego dr. Wueppera i dr. Hadiego opublikowane w maju tego roku, „Agri-environmental policies have reduced cropland degradation globally”, degradację gleb można odwrócić i to już się dzieje. Polityki na rzecz gruntów uprawnych prowadzone przez różne kraje przyczyniły się do poprawy ich stanu o co najmniej 2 proc., a prawdopodobnie nawet o 5 proc. w latach 2001-2019.