چگونه سیستم غذایی ما بر تغییرات آب و هوایی تأثیر می گذارد

کشاورزی سهم عمده ای در انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) دارد که محرک اصلی تغییرات آب و هوایی است. دانشمندان اکنون پیش‌بینی می‌کنند – و این در حال حاضر درست است – که تغییرات شدیدی در الگوهای آب و هوایی معمولی مانند بارندگی و دما وجود خواهد داشت. همچنین این درست است که تغییرات آب و هوا تهدیدات متعددی را برای سیستم غذایی فعلی ما ایجاد می کند و احساس خطر و عدم اطمینان کشاورزان را افزایش می دهد. تغییر سیستم تولید مواد غذایی ما به شیوه‌های پایدارتر به کاهش نقش کشاورزی در تغییرات اقلیمی کمک می‌کند و همچنین به انعطاف‌پذیری و سازگاری بیشتر این صنعت با شرایط همیشه در حال تغییر کمک می‌کند.

کشاورزی چه ارتباطی با تغییرات اقلیمی دارد؟

در سراسر زنجیره تولید و توزیع مواد غذایی، فعالیت‌ها و محصولاتی وجود دارند که با درجات مختلفی از انتشار گازهای گلخانه‌ای همراه هستند. این انتشارات به عنوان “ردپای کربن” شناخته می شوند و هر چه ردپای کربن بزرگتر باشد، سهم بیشتری در تغییرات آب و هوایی دارد. (این روزها، اصطلاح “ردپای کربن” به عنوان یک عبارت مهم برای همه گازهای گلخانه ای که باعث تغییر آب و هوا می شوند، نه فقط دی اکسید کربن یا سایر مشتقات کربن استفاده می شود.)^{به عنوان مثال، برخی از سبزیجاتی} که تحت اصول کشاورزی از نظر اکولوژیکی مناسب کشت می‌شوند ممکن است دارای ردپای کربن بسیار کم باشند، در حالی که حیواناتی که در شرایط مزرعه کارخانه‌ای با تالاب‌های بزرگ زباله‌های حیوانی بدون پوشش رشد می‌کنند می‌توانند ردپای کربن بالایی داشته باشند.²

فعالیت‌های کشاورزی مانند تصفیه کود، استفاده از تجهیزات کشاورزی و استفاده از کودهای مصنوعی نیز دارای ردپای کربن هستند. در ایالات متحده، کشاورزی نه درصد از انتشار گازهای گلخانه ای را تشکیل می دهد. گازهای گلخانه ای، با برجسته ترین دی اکسید کربن (CO ₂ )، توانایی سیاره را برای جذب و حفظ گرما افزایش می دهد و در نتیجه به تغییرات آب و هوایی کمک می کند. سایر گازهای گلخانه ای که در کشاورزی دخیل هستند عبارتند از: متان (CH ₄ ) که توسط دام تولید می شود. اکسید نیتروژن (N ₂ O)، به طور کلی با کاربرد کود مصنوعی مرتبط است. و دی اکسید کربن، تولید شده توسط هر دو سوزاندن سوخت های فسیلی و از دست دادن مرتع / جنگل زدایی.³⁴

روشی بهتر برای پرورش گوشت گاو

در سطح جهان، دام ها 14.5 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای را که از فعالیت های انسانی سرچشمه می گیرد، تشکیل می دهند.¹⁰ با این حال، راه بهتری برای پرورش گوشت گاو وجود دارد. دامداریهای پایدارترورفاهیمی توانند از کود به عنوان کود استفاده کنند – به جای کودهای مصنوعی – برای کمک به جذب زمین و حفظ کربن. چرخش حیوانات و محصولات پرورش یافته در مراتع همچنین می تواند به “جذب” کربن، بهبود خاک و جلوگیری از آلودگی آب کمک کند.

ترسیب کربن در کشاورزی دام

کشاورزانی که در مراتع گاو پرورش می دهند، می توانند از برنامه های مدیریت زراعی، دام و ضایعات استفاده کنند که انتشارات ناشی از کود گاوی را کاهش می دهد.¹¹ شبکه تحقیقات آب و هوای غذا در مورد مطالعات متعددی گزارش داد که توانایی گاوهای پرورش یافته در مرتع را برای جذب کربن در خاک بررسی کردند.¹² این گروه دریافت که پتانسیل ترسیب ناشی از مدیریت چرا می تواند «20 تا 60 درصد از انتشار میانگین سالانه از بخش نشخوارکنندگان چرا را جبران کند». گزارش اخیر دیگری نیز نشان داد که گوشت گاو به خوبی مرتع شده می تواند بخش قابل توجهی از کربن تولید شده در مزرعه را جدا کند، حتی نشان می دهد که مزایای کربن منفی ممکن است.¹³ با مدیریت گله کوچکتر حیوانات در مرتع، کود دامی مستقیماً در خاک کمپوست می شود و به کود برای یک مرتع سالم تبدیل می شود و متان کمتری نیز آزاد می شود.¹⁴

کاهش موثر سهم دام در تولید گازهای گلخانه ای یک تلاش مهم است، اما تنها یک دلیل برای تولید گوشت گاو پایدارتر است.

هاضم کود بی هوازی

هضم‌های کود بی‌هوازی گاهی اوقات به‌عنوان وسیله‌ای معرفی می‌شوند که از طریق آن عملیات تغذیه حیوانات محدود (CAFOs) می‌تواند فضولات حیوانی خود را به روشی سازگارتر با محیط زیست و آب و هوا دفع کند. هاضم ها از ترکیبی از میکروب ها، گرما، آب و هم زدن برای پردازش ضایعات استفاده می کنند، گاز متان تولید می کنند که می تواند برای انرژی استفاده شود، کود مایع که می تواند برای کود استفاده شود و کود جامد که می تواند برای کمپوست سازی و بستر گاو استفاده شود.

علیرغم سرمایه گذاری های مالی فدرال و ایالتی برای فناوری جدید، شک و تردید در مورد هاضم ها رو به افزایش است. گزارشی در سال 2016 توسط Food and Water Watch روش هایی را توضیح می دهد که در آن هاضم ها به وعده خود مبنی بر تمیز کردن زباله ها و کاهش گازهای گلخانه ای عمل نمی کنند – و در عوض به عنوان یارانه ای به صنعت CAFO عمل می کنند و مدل محصورسازی تولید غذا را تقویت می کنند.^{طبق گزارش FOOD AND WATER WATCH، هاضم ها تمام متانی را که تولید می کنند جذب نمی کنند و در سوزاندن متان، دی} اکسید کربن GHG و اکسید نیتروژن نیز تولید می کنند.¹⁶

تولید گیاهی متعارف و کودهای نیتروژن مصنوعی

کودهای نیتروژن مصنوعی (N) از سوخت های فسیلی (مانند زغال سنگ و گاز طبیعی) تولید می شوند و به طور گسترده در تولید محصولات معمولی استفاده می شوند. در سطح جهان، استفاده از کودهای مصنوعی به حدود 13 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای کشاورزی کمک می کند.¹⁷

در حالی که کودهای نیتروژن عملکرد را در سراسر جهان بهبود بخشیده اند، مطالعات اخیر نشان می دهد که افزایش استفاده از کودهای مبتنی بر نیتروژن در 50 سال گذشته میزان انتشار اکسید نیتروژن را به طور تصاعدی در مقایسه با میزان استفاده از سایر کودها افزایش داده است.¹⁸ _{این بدان معنی است که افزایش زیادی در اکسید}نیتروژن اتمسفر – یک گاز گلخانه ای 300 برابر قوی تر از CO2است.

کاربری زمین

همانطور که در بالا مورد بحث قرار گرفت، شیوه های مرسوم مدیریت استفاده از زمین برای تولید محصولات کشاورزی یا حیوانی می تواند به عنوان منبع کربن عمل کند، در حالی که شیوه های پایدارتر می تواند به عنوان یک مخزن کربن عمل کند – مکیدن و ذخیره دی اکسید کربن از جو.

یک عمل کشاورزی به نام “شور زنی”، برگرداندن و شکستن خاک، می تواند کربنی را که در خاک محبوس شده بود، در معرض دید قرار دهد و فرسایش را تسهیل کند. این بدان معناست که کشاورزی کم شخم یا بدون خاکورزی گزینه پایدارتری است. یکی از منابع بزرگ کربن، گسترش زمین‌های زراعی است، یعنی قطع جنگل‌ها و ریشه‌کن کردن علف‌زارها، برای رشد خوراک دام متعارف و ایجاد زمین برای چرای دام. این بدان معنی است که دو سوم زمین های کشاورزی موجود در سراسر جهان اکنون برای تولید دام استفاده می شود که شامل زمین های حاشیه ای برای چرا و سایر زمین های مورد استفاده برای محصولات خوراکی است. برخی از مشوق‌ها، مانند افزایش قیمت محصولات، ممکن است حذف زمین‌های حفاظت‌شده را برای کشاورزان جذاب‌تر کند و به نوبه خود این غرق کربن را از بین ببرد.¹⁹

جنگل زدایی

با گسترش مزارع و مزارع، نگرانی ها در مورد جنگل زدایی افزایش می یابد. تخمین زده می شود که کشاورزی مسئول 75 درصد از جنگل زدایی جهانی است.²⁰ به عنوان مثال، هنگامی که بسیاری از درختان قطع می شوند، این از دست دادن چرخه آب را در یک آب و هوای خاص تغییر می دهد: این می تواند منجر به تغییرات آب و هوایی محلی شود. به همین ترتیب، هنگامی که جنگل ها برای مقاصد کشاورزی سوزانده می شوند، درختان در حال سوختن کربن جدا شده خود را در جو آزاد می کنند و به انتشار گازهای گلخانه ای می افزایند: این می تواند منجر به تغییرات آب و هوایی در سطح محلی و جهانی شود.

از دست دادن تنوع زیستی

این تنها تغییرات آب و هوایی نیست که باعث نگرانی فزاینده می شود، بلکه از دست دادن تنوع زیستی نیز افزایش می یابد. جنگل زدایی با از بین رفتن گونه ها در یک اکوسیستم مشخص همراه است. به طور کلی، از دست دادن تنوع زیستی می تواند باعث اختلال در اکوسیستم شود که به نوبه خود می تواند طیف گسترده ای از اثرات منفی از جمله تخریب خاک، آب و هوا را ایجاد کند.²¹ از دست دادن تنوع زیستی همچنین می تواند باعث کاهش توانایی اکوسیستم برای مقابله با رویدادهای شدید آب و هوایی و سایر اثرات تغییرات آب و هوایی شود. بر اساس ارزیابی ملی آب و هوا، تنوع زیستی مستقیماً تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی است، از زمان وقوع رویدادهای بیولوژیکی (مانند الگوهای رشد گیاهان)، تا تغییر در محدوده گونه‌های خاص از جمله انقراض آنها.²²

کشاورزی کربن

اگر به خوبی مدیریت شود، مزارع می‌توانند از شیوه‌هایی استفاده کنند که به‌عنوان «غرق کربن» عمل می‌کنند تا به خارج کردن دی‌اکسید کربن از جو و جذب آن در خاک مزرعه کمک کنند و به مبارزه با تغییرات آب و هوایی کمک کنند.^23 24 روشهای اصلی کشت کربن عبارتند از: استفاده از بذرکاری برای جلوگیری از خاکورزی خاک و امکان کاشت بذر در زیر سطح بدون ایجاد اختلال در خاک سطحی. پوشاندن خاک با مالچ آلی برای جلوگیری از تلفات کربن. کمپوست سازی؛ چرخش دام در مزارع؛ و کاشت محصولات پوششی چرخش دام در این مزارع، همانطور که با گاوهای علف خوار انجام می شود، از فضولات حیوانات به عنوان کود برای بهبود شرایط خاک استفاده می کند.

تغییرات آب و هوایی چگونه بر کشاورزی تأثیر می گذارد؟

اگر تغییرات آب و هوایی بدون کنترل اتفاق بیفتد، بخش کشاورزی اثرات آن را به میزان نامتناسبی احساس خواهد کرد – و ما هم اکنون شاهد این اتفاق هستیم.²⁵ به طور کلی، تغییرات آب و هوایی منجر به دماهای شدید، رویدادهای آب و هوایی شدید و غیرقابل پیش بینی و بارش شدید یا خشکسالی می شود. برخی از مناطق کشور در حال مرطوب یا خشک شدن هستند، موج گرمای بیشتری را تجربه می کنند و از خشکسالی طولانی رنج می برند. از آنجایی که شیوه های کشاورزی برای تعامل با آب و هوای محلی یا منطقه ای توسعه یافته اند، تغییر اقلیم بر فصول رشد و سلامت حیوانات تأثیر منفی می گذارد. اگر شرایط بیش از حد شدید شود، برخی از مناطق کشاورزی در حال حاضر تولیدی ممکن است نیاز به جابجایی یا انطباق با شرایط جدید داشته باشند.²⁶

محصولات زراعی

افزایش دما و تغییر الگوی بارندگی مطمئناً بهره‌وری محصول را در برخی مناطق کاهش می‌دهد و تکثیر علف‌های هرز را تشویق می‌کند. دوره‌های مرطوب شدید یا باران‌های غیرمعمول کم در حال حاضر بیشتر در سراسر کشور و در چندین منطقه رخ می‌دهد.²⁷ بارش شدید می تواند باعث فرسایش خاک شود و ممکن است بر توانایی کشاورزان در کنترل سیستم های آبی با روش های فعلی زهکشی مزرعه تأثیر بگذارد. و خشکسالی می تواند در مناطق دیگر شیوع بیشتری داشته باشد. بسیاری از آفات در آب و هوای گرم تر رشد می کنند، که می تواند تهدید دیگری برای محصولات باشد و در تولید محصولات معمولی، استفاده بیشتر از آفت کش ها را ضروری می کند.²⁸در نهایت، افزایش سطح CO 2 اتمسفر ^نیز ممکن است بر کیفیت غذایی محصولات تأثیر بگذارد و محتوای پروتئین آنها را کاهش دهد_.³⁰

کشاورزی دام

دام ها و جوجه ها در برابر نوسانات دما آسیب پذیر هستند: دمای بالا ممکن است به ویژه بر سلامت حیوانات تأثیر بگذارد و همچنین می تواند کیفیت گوشت را تحت تأثیر قرار دهد، به دلیل گرمای بیش از حد، که بر سیستم ایمنی حیوانات فشار می آورد. تولید شیر، تخم مرغ و سایر فرآورده های حیوانی نیز می تواند به دلیل دمای شدید کاهش یابد.³¹

آفات، گونه های مهاجم و بیماری ها ممکن است در دماهای بالاتر تکثیر شوند و کشاورزی دام را تحت تاثیر قرار دهند. مراتع نیز می تواند جابجا شود و زمین های مولد برای چرای گاو را تغییر دهد. رویدادهای آب و هوایی شدید، مانند خشکسالی یا سیل، ممکن است بهره وری دام را از طریق اختلال در تامین آب و غذا، کاهش نرخ متابولیک و استرس تولید مثل کاهش دهد.³²

تاب آوری و سازگاری با تغییرات اقلیمی در کشاورزی

برای مقابله با اثرات پیش‌بینی‌شده تغییرات آب و هوایی، سیستم‌های کشاورزی باید انعطاف‌پذیرتر شوند و قادر به مقابله با برخی رویدادهای آب و هوایی، بلایای طبیعی یا منابع فزاینده کمیاب (مانند آب) باشند. سازگاری را می توان در سیستم های کشاورزی ایجاد کرد: از طریق تمرکززدایی از تولید محصولات کشاورزی و دام و گسترش سیستم های غذایی محلی و منطقه ای برای جلوگیری از خطرات سیستمیک، سیستم های کشاورزی می توانند پویاتر و پایدارتر شوند.

تکنیک‌های انطباق کوتاه‌مدت در حال حاضر برای اجرا در صورت نیاز در دسترس هستند. کشاورزان می توانند زمان عملیات مزرعه را تغییر دهند تا با تغییرات اولیه یا اواخر فصل سازگار شوند. آنها همچنین می توانند انواع محصول را به گونه هایی تغییر دهند که در شرایط آب و هوایی جدید محلی عملکرد بالاتری دارند. و با تغییر روش‌های آبیاری یا خاک‌ورزی، کشاورزان می‌توانند با بارش کم و بیش سازگار شوند و به جلوگیری از روان شدن خاک کمک کنند. تاب آوری بلندمدت باید با منابع کمیاب، در درجه اول زمین و آب، سازگار شود.

پروژه های استفاده از سوخت فسیلی و انرژی جایگزین برای کشاورزان

کشاورزی مدرن و استفاده آن از ماشین آلات، مانند تراکتور، کمباین و کامیون، به سوزاندن سوخت های فسیلی بستگی دارد که به انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کند. کودهای مصنوعی با تثبیت نیتروژن از جو با هیدروژن حاصل از سوخت های فسیلی (گاز طبیعی) برای تولید آمونیاک به منظور افزایش رشد محصول به دست می آیند.³³ پس از مصرف کود، باکتری ها می توانند کود نیتروژن را تجزیه کرده و اکسید نیتروژن، یک گاز گلخانه ای، تولید کنند. سیستم غذایی همچنین به سوخت‌های فسیلی برای حمل و نقل، نگهداری محصولات غذایی (تبرید، انجماد، کنسرو کردن) و درسیستم‌های کشاورزی صنعتی دام، برای گرم کردن، خنک کردن و تهویه تأسیسات محدود حیوانات و تولید خوراک دام متکی است.

برخی از کشاورزان به دنبال گزینه هایی برای کاهش مصرف سوخت فسیلی و استفاده موثرتر از انرژی و حتی تولید انرژی های تجدیدپذیر در زمین خود هستند.^{توجه به این نکته} مهم است که پروژه‌های انرژی جایگزین، مانند پروژه‌هایی که در اینجا توضیح داده شد، اغلب سرمایه‌گذاری‌های بزرگی هستند که بازده سرمایه‌گذاری در مدت طولانی اتفاق می‌افتد، و بنابراین ممکن است جذاب‌ترین گزینه برای عملیات کشاورزی کوچک نباشند.

انرژی خورشیدی در مزارع

مزارع برای استفاده از انرژی خورشیدی برای کاهش اتکای خود به سوخت های فسیلی مناسب هستند. سیستم های برق خورشیدی می توانند به کشاورزان کمک کنند تا خانه ها، انبارها، سایر سازه ها و موتورهای الکتریکی خود را تامین کنند. سیستم‌های برق خورشیدی از راه دور – آنهایی که به شبکه برق متصل نیستند – می‌توانند از باتری‌ها برای ذخیره انرژی استفاده کنند و در مواردی که گسترش خطوط برق موجود غیراقتصادی باشد می‌توانند مفید باشند. انرژی حرارتی خورشیدی را می توان به روش های مختلفی مهار کرد: انرژی خورشیدی می تواند آب را برای استفاده در تمیز کردن یا در سیستم های آب گرم گرم کند. سازه ها را می توان برای جمع آوری انرژی خورشیدی برای خشک کردن غلات و سایر محصولات طراحی کرد. و گلخانه ها را می توان به گونه ای طراحی کرد که نور خورشید را به حداکثر برساند تا نیاز به گرم کردن ساختمان با گاز یا نفت کاهش یابد.³⁵

استفاده از نیروی باد

به طور کلی، کشاورزان سه گزینه برای استفاده از مزایای نیروی باد در مزرعه خود دارند. نخست، کشاورزان می توانند از توربین بادی برای تولید برق در مزرعه استفاده کنند تا برای خانه یا عملیات استفاده شود. دوم، کشاورزان می‌توانند با یک توسعه‌دهنده بادی کار کنند، زمین را فراهم کنند و از پرداخت اجاره به‌عنوان یک جریان درآمد دیگر استفاده کنند. در نهایت، کشاورزان می توانند مزارع بادی خود را توسعه دهند و برق را به بازار بفروشند.³⁶

در مجموع، انرژی خورشیدی و بادی با هم گزینه‌های مختلفی را برای کشاورزان ارائه می‌کنند تا ردپای کربن خود را کاهش دهند، در حالی که به طور بالقوه مزایای اقتصادی را برای ایجاد درآمد یا صرفه‌جویی در صورت‌حساب‌های انرژی اضافه می‌کنند. این فناوری‌های انرژی جایگزین همچنین استراتژی‌های بازاریابی را برای کشاورزان برای تبلیغ محصولات خود و همچنین فرصت‌های آموزشی بالقوه برای بازدیدکنندگان مزرعه فراهم می‌کنند.