Эффективность сельскохозяйственных культур имеет значение при оценке выбросов парниковых газов: исследование

Измерение выбросов парниковых газов с сельхозугодий должно учитывать сами культуры. К такому выводу пришло исследование, опубликованное в сентябрьско-октябрьском номере Journal of Environmental Quality, которое изучало влияние таких практик, как обработка почвы, на парниковый газ закись азота (N₂O). Выражение выбросов на единицу урожайности, а не на более традиционной основе на единицу площади, дало совершенно иные результаты, говорит руководитель исследования Род Вентереа, научный сотрудник-почвовед Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (USDA-ARS).

В частности, его команда обнаружила, что общие выбросы N₂O не зависели существенно от практики обработки почвы при расчете на единицу площади. Однако когда их рассчитали на единицу урожайности зерна, выбросы оказались значительно выше при нулевой обработке почвы по сравнению с традиционной. Закись азота, побочный продукт многих сельскохозяйственных систем, является мощным парниковым газом с потенциалом удержания тепла, более чем в 300 раз превышающим потенциал диоксида углерода (CO₂).

Выводы имеют важные последствия для того, как сообщаются, оцениваются и потенциально снижаются парниковые газы, генерируемые сельским хозяйством. Вентереа объясняет, что в исследовании выбросы N₂O были немного выше при нулевой обработке на единицу площади, но недостаточно, чтобы статистически отличаться от выбросов при традиционной обработке. «Но когда мы добавили тот факт, что нулевая обработка также снизила урожайность, эффект обработки почвы стал значительным. Суть в том, что нужно смотреть на выбросы закиси азота и урожайность вместе», — говорит он.

Хотя предыдущие исследования показали, что такие практики, как управление удобрениями и обработкой почвы, могут влиять на выбросы N₂O, относительно немногие одновременно сообщали о влиянии этих практик на продуктивность культур. Кроме того, выбросы ПГ обычно выражаются относительно площади поля (например, килограмм N₂O на гектар). Недавние исследования предполагают, что выражение выбросов ПГ на единицу урожайности может быть более значимым, хотя немногие исследования фактически это делали.

Чтобы увидеть, как расчеты с учетом урожайности могут изменить картину по выбросам, исследователи USDA-ARS совместно с коллегами из Университета Миннесоты измерили влияние обработки почвы и управления азотными (N) удобрениями на выбросы N₂O, урожайность зерна и поглощение азота культурой в течение трех последовательных вегетационных сезонов в Миннесоте. Эксперимент проводился на опытных участках, используемых для производства кукурузы и сои, которые поддерживались либо при нулевой, либо при традиционной обработке в течение 18 лет.

Когда ученые рассчитали выбросы N₂O на единицу урожайности зерна или азота в зерне, они обнаружили, что выбросы при нулевой обработке были на 52% и 66% выше, соответственно, чем при традиционной. Другими словами, для данной системы земледелия и климата практика нулевой обработки будет генерировать существенно больше N₂O, чем традиционная обработка, для того же количества зерна. Эффект был обусловлен более низкой урожайностью при нулевой обработке в сочетании с немного большими выбросами N₂O в пересчете на площадь.

Снижение урожайности при постоянной нулевой обработке в некоторых частях верхнего Среднего Запада и других регионах объясняют более низкими температурами почвы весной, что может тормозить развитие растений. Однако в других географических регионах нулевая обработка может фактически повышать урожайность.

«Таким образом, для этих других регионов выражение выбросов ПГ с учетом урожайности могло бы выявить преимущества нулевой обработки, которые в противном случае могли бы не быть количественно оценены», — говорит Вентереа.