השפעות מנוגדות של ביו‑פחם וקומפוסט על פליטות גזי חממה ופוטנציאל ההתחממות הגלובלית במערכות חקלאיות חצי‑מדבריות

מדוע חוות אדמות יבשות חשובות לאקלים

אזורים רחבים במערב אמריקה מעובדים בתנאים חמים ויבשים, שבהם הקרקעות עלולות להיפגע בקלות והיבולים תלויים בכל טיפה של מים. שדות חצי‑מדבריים אלה גם פולטים בשקט גזי חממה, שתורמים להתחממות הגלובלית. המחקר הזה שואל שאלה פשוטה אך דחופה: אם נוסיף סוגים שונים של חומר אורגני לקרקעות משומשות — במיוחד קומפוסט או ביו‑פחם — האם נוכל לשקם את הקרקע ולהפחית בו־זמנית את השפעתה על האקלים?

שתי דרכים שונות להאכיל את הקרקע

החוקרים התמקדו בשדה סורגום במזרח ניו‑מקסיקו, שם כמות המשקעים נמוכה והטמפרטורות משתנות באופן קיצוני במהלך השנה. הם השוו ארבעה פלוטים: אחד שלא טופל, אחד שקיבל קומפוסט מחלב, אחד שקיבל ביו‑פחם מבוסס עץ (חומר הדומה לפחם שנוצר בהסקת צמחים בחוסר חמצן), ואחד שקיבל גם קומפוסט וגם ביו‑פחם. כל הפלוטים קיבלו דשן והשקיה באותו אופן. הגזים המרכזיים שנמדדו היו פחמן דו‑חמצני (מנשימת הקרקע והשורשים), חנקן דו‑חמצני (גז חממה חזק המקושר לדשני חנקן), ומתאן (שקרקעות יכולות לפלוט או לספוג).

צפייה בקרקע נושמת מסביב לשעון

במקום למדידות מזדמנות בלבד, הצוות השתמש בתאים אוטומטיים שנמדדו כל שעתיים מאפריל עד אוקטובר. ניטור בתדירות גבוהה תפס מחזורים יומיים, התפרצויות קצרות אחרי סופות או השקיה, ושינויים עונתיים ארוכים יותר. הפליטות עלו וירדו עם לחות הקרקע והטמפרטורה: חנקן דו‑חמצני קפץ אחרי אירועי הרטבה כשמיקרובים קיבלו חנקן ומים זמינים, בעוד שפחמן דו‑חמצני עלה באחר הצהריים החמים כשחיי הקרקע והשורשים נשמו יותר. המתאן התנהג אחרת — קרקעות היבשה הללו היו ברוב המקרים שוק נטו, שספג מתאן מהאוויר במקום לפלוטו.

ביו‑פחם מקטין גזי חממה מרכזיים

התוספים השונים יצרו חותם אקלימי שונה מובהק. הפלוטים שטופלו בקומפוסט הראו זינוקי חנקן דו‑חמצני חזקים, במיוחד בתחילת הקיץ, כאשר תנאים חמים ולחים אפשרו למיקרובים לנצל חנקן ופחמן זמינים בקלות. לעומת זאת, בקרקעות מטופלות בביו‑פחם נרשמו פליטות חנקן דו‑חמצני נמוכות ב‑52% ומתאן נמוך ב‑16% בהשוואה לביקורת, בזמן שהן נשארו שקועות מתאן עוצמתיות. המבנה הנקבובי של הביו‑פחם סופג נייטראט ומשפר את האירציה, מה שנראה כמאט את הדרכים המיקרוביאליות שיוצרות חנקן דו‑חמצני ומעדיף אורגניזמים שצורכים מתאן. פלוטי הביו‑פחם פלוטו מעט יותר פחמן דו‑חמצני בסך הכל, ככל הנראה כי היתה להם קרקע חמה ומאווררת יותר שעוררה נשימת מיקרובים, אך עלייה מתונה זו הוסרה על ידי ההורדות הגדולות בחנקן דו‑חמצני ובמתאן.

עונות, שורשים ודפיקות מים מעצבות מחדש את הפליטות

נוכחות הגידולים שינתה את התמונה לאורך הזמן. בעונת גידול הסורגום, פליטות פחמן דו‑חמצני ממוצעות היו גבוהות בכ‑75% וכמות חנקן דו‑חמצני היתה כ‑50% יותר מאשר בתקופת הקרקע הערירה, מה שמשקף צמיחה שורשית אינטנסיבית, הפרשות שורשיות ומחזור חומרים מהיר יותר. יחד עם זאת, ספיגת המתאן התחזקה גם בחודשים המעובדים. בכל הטיפולים, הדפיקות הגדולות של חנקן דו‑חמצני הופיעו אחרי השקיה וגשם, כאשר הקרקעות עברו באופן זמני מיבשות ועשירות בחמצן לתנאים לחים ומועילים למיקרובים. ניתוחים סטטיסטיים הראו כי לחות הקרקע מסבירה חלק גדול מהשונות בחנקן דו‑חמצני, בעוד שהטמפרטורה השפיעה יותר על התנהגות המתאן.

שקלול ההתחממות הכוללת משדה ועד דשן

כדי לאמוד את השפעת האקלים הכוללת, המחברים המירו כל גז לשוויון בפחמן‑דו‑חמצני על פני 100 שנים והוסיפו פליטות מפעולות חקלאיות, השקיה, ייצור דשנים וייצור התוספים עצמם. הקומפוסט הגדיל את פוטנציאל ההתחממות נטו בהשוואה לביקורת הבלתי מטופלת, בעיקר מפני שהוא מתפרק במהירות ומכיוון שייצור הקומפוסט משחרר כמות משמעותית של פחמן דו‑חמצני. הביו‑פחם, למרות הפליטות שנובעות מתהליך הייצור שלו, העניק את הפוטנציאל הנמוך ביותר של התחממות אינטנסיבית ואת עוצמת גזי החממה הנמוכה ביותר לקילוגרם גרעין. התערובת של קומפוסט וביו‑פחם עמדה באמצע — קיבלה חלק מהיתרונות של פחמן קרקעי אך איבדה רבות ממעלה הביו‑פחם לגבי חנקן דו‑חמצני בגלל זמינות חנקן נוספת.

מה משמעות הדבר לחקלאות יבשה בעתיד

לחוואים ולמקבלי החלטות שמחפשים שיטות חכמות לאקלים באזורים יבשים, המסר ברור: איך אנו מאכילים את הקרקע חשוב לא פחות מכמה אנו מאכילים אותה. בשדה הזה בניו‑מקסיקו, הביו‑פחם בלט כדרך לשקם קרקעות חצי‑מדבריות תוך הפחתה משמעותית של פליטות חנקן דו‑חמצני ומתאן, גם כאשר לוקחים בחשבון את האנרגיה הדרושה לייצורו. הקומפוסט נשאר בעל ערך לנוטריינטים ולחומר אורגני אך, כשלעצמו, עלול להגדיל את טביעת החום הכוללת של השדה. המחקר גם מדגים כי לכידת התפרצויות פליטה קצרות‑המועד באמצעות ניטור רציף חיונית למניית אקלים מדויקת. יחד, ממצאים אלה תומכים בתמריצים ממוקדים ובמחקר נוסף על הביו‑פחם כאסטרטגיה ארוכת‑טווח להפוך גידולי אדמות יבשות לפרודוקטיביים יותר וידידותיים יותר לאקלים.

ציטוט: Madhuwanthi, P., Ghimire, R., Sapkota, S. et al. Contrasting effects of biochar and compost on greenhouse gas emissions and the global warming potential of semi-arid cropping systems. Sci Rep 16, 12380 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42554-4

מילות מפתח: ביו‑פחם, קומפוסט, חקלאות חצי‑מדברית, פליטות גזי חממה, תוספי קרקע