私たちの土壌を救う: 米国の穀倉地帯を拡大する方法

マサチューセッツ州アマースト校の新しい研究は、すでに実践されている不耕起農法によって、表土侵食の急速かつ持続不可能な速度を大幅に削減できることを示しています

マサチューセッツ大学アマースト校

画像: アイオワ州スティンソンプレーリーの浸食断崖に立つマサチューセッツ州アマースト地質学教授アイザック・ラーセン。もっと見る

クレジット: アマースト大学

2023 年 5 月 25 日

土壌を守る：米国の穀倉地帯の肥沃度を何世紀にもわたって延ばす方法

マサチューセッツ州アマースト校の新しい研究は、すでに実践されている不耕起農法によって、表土侵食の急速かつ持続不可能な速度を大幅に削減できることを示しています

マサチューセッツ州アムハースト – 米国中西部では、過去 160 年間の農業行為により 576 億トンの表土が失われており、その浸食速度は、米国農務省のガイドラインに従っているとしても、依然として当時の速度の 25 倍です。表土が形成されるもの。 それでも、私たちは絶望する必要はありません。マサチューセッツ大学アマースト校の研究者らは、最近、中西部の農地エーカーの 40 パーセントで現在実施されている不耕起農業が、現在の地力レベルを延ばすことができるとジャーナル Earth's Future に報告しました。次の数世紀。 これは、食糧安全保障から気候変動緩和まであらゆることに影響を及ぼします。

私たちが口にする食物の大部分は、スイカから芽キャベツまであらゆるものを育む炭素豊富な黒い土である表土で栽培されています。 私たちのほとんどが表土と呼ぶものを、科学者はA-地平線土壌と呼んでいます。これらのA-地平線土壌は、長い年月をかけて肥沃度が発達してきたため、侵食されやすいのです。

「侵食について考えるとき、ほとんどの人は風や水を思い浮かべます」と、現在ミネソタ大学の博士研究員であるジェフリー・クワン氏は言う。彼はマサチューセッツ州アマースト校のアイザック・ラーセン地形学研究グループの博士研究員研究の一環としてこの研究を完了し、リーダーを務めている。論文の著者。 「米国中西部における土壌浸食のはるかに大きな原因は従来型農業であることが判明した。」

しかし、現在の浸食速度を正確に特定することは非常に困難ですが、地形学研究グループが過去数年間に示したように、米国の穀倉地帯における土壌浸食ははるかに大きく、はるかに速い速度で発生しています。以前に疑われていたよりも。

中西部における土壌損失の簡単な歴史

2021年以来、クワン氏、エヴァン・セイラー氏、キャロライン・クエリアー氏らを含むラーセン研究グループのメンバーは、土壌科学の世界で新境地を開拓し続けている。

同グループの最初の研究では、中西部のコーンベルトの3分の1以上（約3,000万エーカー）が、炭素に富んだ表土、つまり豊かなA-地平線層を完全に失っていることが示された。 さらに研究チームは、この侵食は、鋤を畑の中を引きずって表土を高いところから低いところに移動させる、現代の耕作行為による可能性が高いことを示した。 残念なことに、農務省自身の評価には耕作による侵食が含まれていないため、農務省は侵食の主要な要因を見逃している。

1年後、研究チームは、約160年前に欧米人がこの地域で栽培を始めて以来、中西部で576億トンの土壌が失われたことを発見した。 この歴史的な損失率は主に耕作によるもので、農務省が持続可能であると考える損失率のほぼ 2 倍です。

最後に、研究チームは最近、中西部の土壌が農業以前の時代に比べて10倍から1,000倍の速さで侵食されており、農務省の現在の持続可能な侵食の上限（年間1mm）は平均25倍であることを示した。実際に持続可能なもの以上のもの。

未来をモデル化する

「米国における侵食の歴史がどのように現在の現実を形作ってきたのか、私たちはすでに発見しています」とマサチューセッツ州アマースト校の地球、地理、気候科学の准教授であり、この論文の主著者であるアイザック・ラーセンは言う。 「しかし、将来はどうなるのでしょうか？」

この最新の研究では、クワン氏、ラーセン氏、および地形学研究グループは、過去の浸食速度に関する以前の研究の洞察に基づいて、将来のシナリオを予測しました。 彼らの最初の画期的な成果は、耕作による土壌侵食の現在の速度を最終的に測定することでした。 中西部では毎年1平方メートルあたり1.1キログラムの土壌と12グラムの土壌有機炭素（SOC）が失われており、これは新しい表土が生成される速度をはるかに上回っていることが判明した。

しかし、将来がどうなるかは誰にもわかりません。 ラーセン氏は、「農業慣行や政策がどのように変化するか分からないため、現在の浸食速度を使用して、いくつかの異なる将来シナリオをモデル化した」と述べた。

「私たちは、米国中西部のエーカーの約 40% が不耕起栽培であり、不耕起農法が 100% 採用されるまでの、現在の通常どおりの農法を調査しました。次に、以下の条件で浸食速度をモデル化しました。次の世紀のそれぞれのシナリオを考えます」とクワン氏は言います。

彼らの最初の発見は、米国の現在の農業慣行がほとんど変わらない場合、次の100年間だけで約88億トンの土壌と1億7,000万トンの土壌有機炭素が失われるというものだった。

チームが 100% 耕作しないシナリオの影響をモデル化したところ、状況はより明るくなりました。 はるかにバラ色です。

「今後 1 世紀に通常通りのシナリオで見られる浸食の約 95% は防止されるでしょう」とクワン氏は言います。

言い換えれば、土壌の節約は非常に重要であるため、米国が今不耕起栽培を採用した場合、農業慣行が変わらなければわずか 1 世紀で発生するであろう同レベルの土壌と SOC の損失が見られるまでに 10,000 年かかることになります。 。

さらに、損失率は時間の経過とともに減少します。つまり、土壌と SOC が多ければ多いほど、損失の速度は速くなり、失うものが少なくなるにつれて損失率は徐々に減少します。 「これは、最も長期的な利益が得られる今すぐに行動する真の動機があることを意味します」とクワン氏は言う。

土壌と気候

表土が農業にとって重要であることは驚くべきことではありません。 しかし、土壌は陸生炭素の最大のプールであるため、ほとんどの温室効果ガス排出量の予測や気候緩和計画では表土の損失も考慮する必要があります。 科学者たちは、土壌浸食の加速によってこの炭素プールが変化し、地球規模の炭素循環に影響を与えるのではないかと仮説を立てています。 しかし、クワン氏は、「土壌とその気候への影響を調べるモデルのほとんどは、時間の経過とともに減速する浸食速度を考慮していない。将来に効果的に備えるためには、これを正しく理解する必要がある。そして、私たちがそうしていることを知っている」この率は、将来の気候がどうなるかを予測するのに役立ちます。」

連絡先:アイザック・ラーセン、[email protected]

ジェフリー・クワン、[email protected]

デガン・ミラー、[email protected]

地球の未来

10.1029/2022EF003104

米国中西部の土壌の未来

2023 年 5 月 25 日

免責事項: AAAS と EurekAlert! EurekAlert! に投稿されたニュース リリースの正確性については責任を負いません。 貢献機関による、または EurekAlert システムを介した情報の使用。