जलवायु परिवर्तनको लागि माटो-आधारित समाधान तर्फ 

A new study examined interactions between biomolecules and clay minerals in the soil and shed light on factors that influence trapping of plant-based carbon in the soil. It was found that charge on biomolecules and clay minerals, structure of biomolecules, natural metal constituents in the soil and pairing between biomolecules play key roles in sequestration of carbon in the soil. While presence of positively charged metal ions in the soils favoured carbon trapping, the electrostatic pairing between biomolecules inhibited adsorption of biomolecules to the clay minerals. The findings could be helpful in predicting soil chemistries most effective in trapping carbon in soil which in turn, could pave way for soil-based solutions for reducing carbon in atmosphere and for global warming and मौसम परिवर्तन.   

कार्बन चक्रमा कार्बनको वायुमण्डलबाट पृथ्वीको बोटबिरुवा र जनावरहरूमा र वायुमण्डलमा फिर्ता जाने समावेश छ। महासागर, वायुमण्डल र जीवित जीवहरू मुख्य जलाशयहरू वा डूबहरू हुन् जसको माध्यमबाट कार्बन चक्र हुन्छ। धेरै कार्बन is stored/sequestrated in rocks, sediments and soils. The dead organisms in rocks and sediments may become fossil fuels over millions of years. Burning of the fossil fuels to meet energy needs release large amount of carbon in the atmosphere which has tipped the atmospheric carbon balance and contributed to global warming and consequent मौसम परिवर्तन.  

सन् २०५० सम्ममा ग्लोबल वार्मिङलाई पूर्व-औद्योगिक स्तरको तुलनामा १.५ डिग्री सेल्सियसमा सीमित गर्ने प्रयासहरू भइरहेका छन्। ग्लोबल वार्मिङलाई १.५ डिग्री सेल्सियसमा सीमित गर्न हरितगृह ग्यास उत्सर्जन २०२५ भन्दा पहिले चरम सीमामा पुग्नुपर्छ र २०३० सम्ममा आधा गरिनुपर्छ। विश्व यस शताब्दीको अन्त्यसम्ममा तापक्रम वृद्धि १.५ डिग्री सेल्सियसमा सीमित गर्ने बाटोमा नरहेको खुलासा भएको छ । हालको महत्वाकांक्षा भित्र ग्लोबल वार्मिङलाई सीमित गर्न सक्ने 1.5 सम्म हरितगृह ग्यास उत्सर्जनमा 2050% कमी हासिल गर्न संक्रमण पर्याप्त छिटो छैन। 

It is in this context that the role of soil जैविक कार्बन (SOC) in मौसम परिवर्तन is gaining importance both as a potential source of carbon emission in response to global warming as well as a natural sink of atmospheric carbon.  

कार्बनको ऐतिहासिक विरासत भार (अर्थात, औद्योगिक क्रान्ति सुरु भएदेखि लगभग 1,000 बिलियन टन कार्बन उत्सर्जन) यद्यपि, विश्वव्यापी तापक्रममा कुनै पनि वृद्धिले वायुमण्डलमा माटोबाट धेरै कार्बन उत्सर्जन गर्ने क्षमता राख्छ, त्यसैले विद्यमान संरक्षण गर्न अनिवार्य छ। माटो कार्बन स्टक।   

Soil as a sink of जैविक कार्बन 

Soil is still Earth’s second largest (after ocean) sink of जैविक carbon. It holds about 2,500 billion tons of carbon which is about ten times the amount held in the atmosphere, yet it has huge untapped potential to sequester atmospheric carbon. Croplands could trap between 0.90 and 1.85 petagrams (1 Pg = 10¹⁵ ग्राम) कार्बन (Pg C) प्रति वर्ष, जुन लक्ष्यको लगभग 26-53% हो।4 प्रति 1000 पहल” (that is, 0.4% annual growth rate of the standing global soil जैविक carbon stocks can offset the current increase in carbon emission in the atmosphere and contribute to meet the वातावरण target). However, the interplay of factors influencing trapping of plant-based जैविक matter in the soil is not very well understood. 

माटोमा कार्बनको तालालाई कुन कुराले असर गर्छ  

A new study sheds light on what determines whether a plant-based जैविक matter will be trapped when it enters soil or whether it will end up feeding microbes and return carbon to the atmosphere in the form of CO₂। जैविक अणु र माटो खनिजहरू बीचको अन्तरक्रियाको परीक्षण पछि, अन्वेषकहरूले जैविक अणुहरू र माटो खनिजहरूमा चार्ज, जैविक अणुहरूको संरचना, माटोमा प्राकृतिक धातु घटकहरू र जैविक अणुहरू बीचको जोडीले माटोमा कार्बनको पृथकीकरणमा मुख्य भूमिका खेल्ने पत्ता लगाए।  

माटोको खनिज र व्यक्तिगत बायोमोलिक्युलहरू बीचको अन्तरक्रियाको परीक्षणले बाइन्डिङ अनुमानित थियो भनेर पत्ता लगायो। माटोको खनिजहरू नकारात्मक रूपमा चार्ज भएको हुनाले, सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएका कम्पोनेन्टहरू (लाइसिन, हिस्टिडाइन र थ्रोनिन) भएका जैविक अणुहरूले बलियो बाइन्डिङ अनुभव गरे। बायोमोलेक्युलले यसको सकारात्मक चार्ज गरिएका कम्पोनेन्टहरूलाई नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको माटोको खनिजहरूसँग पङ्क्तिबद्ध गर्न पर्याप्त लचिलो छ कि छैन भन्ने कुराबाट पनि बाइन्डिङ प्रभावित हुन्छ।  

इलेक्ट्रोस्ट्याटिक चार्ज र जैविक अणुहरूको संरचनात्मक सुविधाहरूको अतिरिक्त, माटोमा रहेको प्राकृतिक धातु घटकहरूले पुल निर्माणको माध्यमबाट बन्धनमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेलेको पाइयो। उदाहरणका लागि, सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको म्याग्नेसियम र क्याल्सियमले नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको बायोमोलेक्युलहरू र माटोको खनिजहरू बीचको पुल बनाएको छ जसले माटोमा रहेको प्राकृतिक धातु घटकहरूले माटोमा कार्बन फ्यापिङलाई सहज बनाउन सक्छ।  

अर्कोतर्फ, बायोमोलिक्युलहरू बीचको इलेक्ट्रोस्ट्याटिक आकर्षणले बाध्यकारीलाई प्रतिकूल असर गर्यो। वास्तवमा, बायोमोलिक्युलहरू बीचको आकर्षणको ऊर्जा माटोको खनिजमा बायोमोलेक्युलको आकर्षणको ऊर्जा भन्दा बढी पाइयो। यसको मतलब माटोमा जैविक अणुहरूको कम शोषण थियो। यसरी, जब माटोमा सकारात्मक चार्ज धातु आयनहरूको उपस्थितिले कार्बन ट्र्यापिङलाई समर्थन गर्यो, जैविक अणुहरू बीचको इलेक्ट्रोस्ट्याटिक जोडीले माटोको खनिजहरूमा बायोमोलिक्युलहरूको अवशोषणलाई रोक्छ।  

These new findings about how जैविक carbon biomolecules bind to the clay minerals in the soil could help modify the soil chemistries suitably to favour carbon trapping, thus pave way for soil-based solutions for मौसम परिवर्तन. 

*** 

सन्दर्भ:  

1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al। फसल जग्गा माटोमा बढेको जैविक कार्बनको ग्लोबल क्वेस्टेशन क्षमता। Sci Rep 7, 15554 (2017)। https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 

2. रुम्पेल, सी., अमीरासलानी, एफ., चेनु, सी. एट अल। 4p1000 पहल: दिगो विकास रणनीतिको रूपमा माटोको जैविक कार्बन सिक्वेस्टेशन लागू गर्नका लागि अवसरहरू, सीमितताहरू र चुनौतीहरू। एम्बियो ४९, ३५०–३६० (२०२०)। https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  

3. वाङ जे., विल्सन आरएस, र एरिस्टिल्ड एल।, २०२४। जल-माटो इन्टरफेसहरूमा बायोमोलेक्युलहरूको शोषण पदानुक्रममा इलेक्ट्रोस्टेटिक युग्मन र पानी ब्रिजिङ। PNAS। ८ फेब्रुअरी २०२४.१२१ (७) e२३१६५६९१२१। DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

***