Carbon Footprint in Soil and Its Impact on Climate Change

Abstract

Today, the change/development that takes place with technology reaches incredible dimensions in every field. This change increases the energy and food supply with population growth. In terms of a sustainable future, anthropogenic pollution of our living spaces increases both carbon emissions and global warming. Imbalances in carbon emissions (climate change, greenhouse gases, etc.) accelerate the process and will negatively affect the life cycle in the future. Carbon footprint is important because climate change, greenhouse gases and other factors affect carbon emissions. In recent years, monitoring and measuring carbon footprint in all countries has become an important issue. Studies in the agricultural sector directly affect carbon emissions. Agricultural activities, which are one of the causes of climate change, cause greenhouse gas emissions. Within the scope of this study, greenhouse gas emissions and carbon footprint distribution in agricultural production on a national scale were investigated. The main objectives of the research are: (i) to determine the carbon sink function of agricultural areas, (ii) to determine the potential impact of agricultural water use according to carbon emissions, (iii) to monitor the carbon footprint in the agricultural area by making appropriate modeling studies.

Keywords

• Climate Change
• Carbon Footprint
• Agriculture
• Soil

Tarımda Karbon Ayak İzi ve İklim Değişikliğine Etkisi

Abstract

Günümüzde teknolojiyle birlikte gerçekleşen değişim/gelişim her alanda inanılmaz boyutlara ulaşmaktadır. Bu değişim, popülasyon artışıyla birlikte enerji ve gıda arzını arttırmaktadır. Sürdürülebilir gelecek açısından yaşam alanlarımızın antropojenik olarak kirlenmesi hem karbon emisyonunu hem de küresel ısınmayı arttırmaktadır. Karbon salınımlarındaki dengesizlikler (iklim değişikliği, sera gazları vb.) süreci hızlandırmakta ve gelecekte yaşam döngüsünü olumsuz yönde etkileyecektir. İklim değişikliği, sera gazları ve diğer faktörler karbon salınımını etkilediği için karbon ayak izi önem arz etmektedir. Özellikle son yıllarda tüm ülkelerde karbon ayak izinin izlenmesi ve ölçülmesi önemli bir konu haline gelmiştir. Tarım sektöründeki çalışmalar karbon salınımına doğrudan etki etmektedir. İklim değişikliğinin sebeplerinden biri de olan tarımsal faaliyetler sera gazı emisyonlarına sebep olmaktadır. Bu çalışma kapsamında, ulusal ölçekte tarımsal üretimdeki sera gazı emisyonları ve karbon ayak izi dağılımı araştırılmıştır. Araştırmanın ana hedefleri: (i)tarım alanlarının karbon yutağı işlevini, (ii) karbon emisyonlarına göre, tarımsal su kullanımının potansiyel etkisini, (iii) uygun modelleme çalışmalarının yapılarak tarımsal alanda karbon ayak izi takibini belirlemek.

Keywords

• İklim Değişikliği
• Karbon Ayak İzi
• Tarım
• Toprak

References

1. Anonymous. (2019). Sürdürülebilir Toprak Yönetimi Gönüllü Kılavuz İlkeleri. Food and Agriculture Organization. http://www.fao.org/3/i6874tr/I6874TR.pdf, (Erişim tarihi:28.11.2022).
2. Avcıoğlu O., ve Ayten Ş.G. (2016). Tarımsal Üretimde Sera Gazları ve Karbon Ayak İzi. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi (Journal Of Agricultural Machinery Science), 12(3), 157-162157.
3. Baker J.M., and Griffis T.J. (2005). Examining strategies to improve the carbon balance of corn/soybean agriculture using eddy covariance and mass balance techniques. Agricultural and Forest Meteorology, 128 (3), 163–177.
4. Cheng K., Pan G., Smith P., Luo T., Li L., Zheng J., and Yan M. (2011). Carbon footprint of China’s crop production—an estimation using agro-statistics data over 1993–2007. Agriculture, Ecosystems & Environment, 142 (3-4), 231–237.
5. Çadraku H.S. (2021). Groundwater quality assessment for irrigation: case study in the Blinaja River Basin, Kosovo. Civil Engineering Journal, 7 (9), 1515–1528.
6. ÇMUSEP (2019). Çölleşmeyle Mücadele Ulusal Stratejisi ve Eylem Planı 2019-2030. Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü Yayınları, Ankara.
7. DSİ (2016). Etüd ve Plan Dairesi Başkanlığı, İklim Değişikliği Birimi İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi. Kyoto Protokolü ve Türkiye.
8. Eliasson J. (2015). The rising pressure of global water shortages. Nature, 517 (7532), 6.

9. Gan Y.T., Liang C., Huang G.B., Malhi S.S., Brandt S.A. and Katepa-Mupondwa F. (2012). Carbon footprint of canola and mustard is a function of the rate of N fertilizer. The International Journal of Life Cycle Assessment, 17, 58–68.
10. Gündoğan A.C., Baş D., ve Sayman R.Ü. (2015). A’dan Z’ye İklim Değişikliği Başucu Rehberi. Bölgesel Çevre Merkezi - REC Türkiye. ISBN: 978-975-6180-43-3.
11. Hertwich E.G., and Peters G.P. (2009). Carbon footprint of nations: a global, trade-linked analysis, Environmental. Science Technology, 43 (16), 6414–6420.
12. Houria B., Mahdi K., and Zohra T.F. (2020). Hydrochemical characterisation of groundwater quality: Merdja plain (Tebessa town,Algeria). Civil Engineering Journal, 6 (2), 318–325.
13. IPCC (2006). IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories
14. İklim Değişikliği Eylem Planı 2011 – 2023. Çevre ve Sehircilik Bakanlığı, Ankara – 2012. https://webdosya.csb.gov.tr/db/iklim/banner/banner591.pdf.
15. İklim Değişikliği Uyum Stratejisi ve Eylem Planı 2011–2023. https://webdosya.csb.gov.tr/db/iklim/editordosya/uyum_stratejisi_eylem_plani_TR.pdf
16. İstanbul İklim Değişikliği Eylem Planı. (2021). İstanbul Büyükşehir belediyesi, Çevre Koruma ve Kontrol Dairesi Başkanlığı, İstanbul. https://cevre.ibb.istanbul/wp-content/uploads/2022/01/ist_iklim_degisikligi_eylem_plani.pdf
17. İklim Şurası, (2022). https://iklimsurasi.gov.tr/sayfa/hakkimizda/iklim-degisikligine-uyum-komisyonu
18. Karaca A., and Turgay O.C. (2012). Toprak kirliliği. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 1(1), 13-19.
19. Lence B., Moosavian N., and Daliri H. (2017). Fuzzy programming approach for multiobjective optimization of water distribution systems. Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE 143 (7), 04017020.
20. Li C., Cai Y., and Qian J., (2018). A multi-stage fuzzy stochastic programming method for water resources management with the consideration of ecological water demand. Ecological Indicators, 95, 930–938.
21. Lv A., Qi S., and Wang G. (2022). Multi-model driven by diverse precipitation datasets increases confidence in identifying dominant factors for runoff change in a subbasin of the Qaidam Basin of China. Scince Total Environment, 802, 149831. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149831.
22. Okur N., and Kayıkçıoğlu H.H. (2008). Toprak Mikroorganizmaları Tarafından Üretilen Küresel Gazlar. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 45 (1), 49-55, ISSN 1018 – 8851.
23. Pandey D., Agrawal M., and Pandey J.S. (2011). Carbon footprint: current methods of estimation. Environmental Monitoring Assessment, 178 (1-4), 135–160.
24. Seed Q., Zhang A., Mustafa A., Sun B., Zhang S and Yang X. (2022), Effect of Long-Term Fertilization On Greenhouse Gas Emissions and Carbon Footprints İn Northwest China: A Field Scale İnvestigation Using Wheat-Maize-Fallow Rotation Cycles, Journal Of Cleaner Production. 332: 130075.
25. Sepehri A., and Sarrafzadeh M.H. (2018). Effect of nitrifiers community on foulingmitigation and nitrification efficiency in a membrane bioreactor. Chemical Engineering and Processing, 128, 10–18. https://doi.org/10.1016/j.cep.2018.04.006.
26. Stocker T.F.D., Qin G.K., Plattner M., Tignor S.K., Allen J., Boschung A., et al. (2013). IPCC, 2013: Climate Change: the Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
27. Sun M., Zhan M., Zhao M., Tang I.I., Qin M.G., Cao C.G., Cai M.L., Jiang Y. and Liu Z.H. (2019). Maize and Rice Double Cropping Benefits Carbon Footprint and Soil Carbon Budget İn Paddy Field. Field Crops Research, 243, 107620.
28. Tubiello F.N., Salvatore M., Rossi S., Ferrara A., Fitton N., and Smith P. (2013). The FAOSTAT database of greenhouse gas emissions from agriculture. Environmental Research Letters, 8 (1), 015009.
29. TMO (2019). Toprak Mahsulleri Ofisi Genel Müdürlüğü, Hububat Sektör Raporu, https://www.tmo.gov.tr/Upload/Document/sektorraporlari/hububat2019.pdf
30. TUİK (2019). Türkiye İstatistik Kurumu (TUİK) https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Greenhouse-Gas-Emissions-Statistics-1990-2019-37196.
31. United Nations (2015). Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi kapsamındaki Paris İklim Anlaşması.
32. Wang Z.B., Zhang H.L., Lu X.H., Wang M., Chu Q.Q., Wen X.Y., and Chen F. (2016). Lowering carbon footprint of winter wheat by improving management practices in north china plain. Journal of Cleaner Production, 112, 149–157.
33. Wu H., Guo S., Guo P., Shan B. and Zhank Y. (2021). Agricultural Water and Land Resources Allocation Considering Carbon Sink/ Source and Water Scarcity/Degradation Footprint. Science of the Total Environment, 819,152058.
34. WWF (2021). Türkiye’de Tarım Topraklarının Dünü, Bugünü ve Geleceği. WWF-Türkiye (Doğal Hayatı Koruma Vakfı), İstanbul, Türkiye, 2021.
35. WWF (2012). Türkiye’nin Ekolojik Ayak İzi Raporu. https://www.footprintnetwork.org/content/images/article_uploads/Turkey_Ecological_Footprint_Report_Turkish.pdf
36. Zhang F., Cai Y., Tan Q., Engel B.A. and Wang X. (2021). An Optimal Modeling Approach For Reducing Carbon Footprint İn Agricultural Water-Energy-Food Nexus System. Journal Of Cleaner Production. 316, 128325.
37. Zou M., Kang S., Niu J., and Lu H. (2020). Untangling the effects of future climate change and human activity on evapotranspiration in the Heihe agricultural region, Northwest China. Journal of Hydrology, 585, 124323.
38. URL-1, Avrupa Yeşil Mutabakatı EEAS European Union. https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en, Erişim Tarihi: 22.05.2023.
39. URL-2, Sera gazı emisyonları. https://tr.wikipedia.org/wiki/Sera_gazı_emisyonları, Erişim Tarihi: 17.05.2023.