Выбросы оксида азота в сельском хозяйстве

Сельское хозяйство также изменяет земной цикл азота. Благодаря несбалансированному внесению азотных удобрений, ежегодному посеву, нарушению севооборота и преобладанию монокультур, а также неправильному управлению водными ресурсами, происходят потери азота. Оксид азота (N2O) – на сегодняшний день «обычный» выброс с сельскохозяйственных полей, который является сильным парниковым газом (в 310 раз сильнее, чем СО2). И его концентрация в течение последнего столетия увеличилась в атмосфере на 15%. Сокращения выбросов этого газа можно достичь посредством правильного менеджмента, а также при правильном управлении орошением, т.к. N2O генерируется как при аэробных условиях (когда происходит нитрификация), так и при анаэробных условиях (когда происходит денитрификация) в почве.

Из-за плотной связи циклов азота и углерода, изменения в уровнях удержания С и земные экосистемы напрямую повлияют на процесс обращения N в почве и биосферно-атмосферный обмен газообразными соединениями N. Основываясь на некоторых данных, увеличение выброса N2O может быть тесно связано с увеличением удержания углерода в почве. В данный момент этот вопрос изучается учеными, надеемся, что в ближайшее время уже можно будет говорить о каких-либо количественных показателях.
Принимая во внимание потери углерода при интенсивном сельском хозяйстве, внедрение прямого посева может стать альтернативой полезно не только для сельского хозяйства, но и для всего населения Земли, обеспечивая лучший контроль баланса углерода в мире. Несомненная польза прямого посева для окружающей среды и экономики приводят нас к необходимости пересмотра их в свете разработки улучшенных управленческих технологий для устойчивого производства.
Однако, как отмечают исследователи в США и Канаде, роль и степень влияния прямого посева на сохранение органического углерода в почве может зависеть от почвы и климата, например, увеличение уровня органического углерода в почве может быть непостоянным на легких почвах и почвах с плохим дренажем.
Н. Вандер и П. Сикс обнаружили сильную временную зависимость снижения уровня выброса парниковых газов в прямом посеве. В исследовании было показано, что снижение уровней выброса парниковых газов при внедрении данной технологии намного изменчивее и сложнее, чем считалось ранее.
В Бразилии большая часть исследований указывают, что внедрение нулевой обработки увеличивает уровень органического вещества в почве. В рамках 13-ти летнего исследования ученые оценили изменения в уровне С в почве, сравнивая три различных севооборота при традиционном и прямом посеве в глинистых почвах. В севообороте озимой пшеницы и сои они обнаружили, что накопление углерода в метровом слое в обеих технологиях было примерно одинаково. Однако в варианте с включением в севооборот севообороте вики накопление углерода в почве при прямом посеве был значительно выше, чем при традиционной технологии. Они сделали вывод, что фиксация азота бобовой культурой было главным фактором, обусловившим наблюдаемое накопление С в почве при прямом посеве. Результаты подтверждают необходимость диверсификации севооборотов, особенно включение бобовых культур, которые дают органический N при no-till для накопления С в почве. Исследователи отметили, что динамика природы соотношения C:N может потребовать внесения дополнительного органического азота для увеличения удержания углерода на заданной глубине. В более позднем исследовании было отмечено, что основной прирост N был на глубине ниже подплужной подошвы, это наталкивает на мысль о том, что основная часть накопленного С в почве получалась из остатков корней культур.
Дальнейшая работа в Бразилии отражает важность управления влиянием почвы и культур на потерю углерода и азота. Бразильские ученые оценили потери С и N в период традиционной обработки, которая осуществлялась на естественном пастбище, и на 17-летнем поле с прямым посевом в различных вариантах севооборотов с зерновыми и бобовыми и разными уровнями внесения азотных удобрений. Так, при внесении азотных удобрений запасы С и N в севообороте овес-кукуруза были стабильны в течение всего эксперимента. Однако, при этом фиксировалось увеличение запасов углерода и азота за счет более высокого количества пожнивных остатков в системах, где присутствовали бобовые культуры. Долгосрочная система прямого посева с использованием бобовых культур восстановила запас С и N в ранее культивируемой почве до изначальных значений естественного природного пастбища. Присутствие бобовых культур в севообороте позволило эффективнее накапливать углерод в почве, по сравнению с внесением неорганического азота из удобрений на злаковые культуры.

Перспективы и прогнозы

На сегодняшний день очевидным является тот факт, что в основе глобальной политике в области сельского хозяйства должны лежать агроэкологические инструменты, поддерживающих устойчивое развитие сельскохозяйственных регионов. Защита окружающей среды и природы требуют определенных навыков в управлении и создают дополнительную работу и затраты фермерам, но ни в каком другом секторе нельзя достичь так много при таких минимальных затратах. Мы больше не должны воспринимать работу, проводимую фермерами по защите окружающей среды как само собой разумеющееся, наоборот, необходимо разработать механизмы финансового стимулирования таких фермеров.
Фермеры, использующие почвозащитное земледелие должны зарабатывать, защищая окружающую среду, т.к. в этом заключается их основной экономический интерес — сохранить природные ресурсы для будущего. Настоящее экономическое преимущество можно будет оценить тогда, когда мы выделим денежное вознаграждение за улучшение окружающей среды. На наш взгляд экономически выгоднее начинать защищать окружающую среду с самого начала, а не исправлять то, что уже сделано, тем более, что во многих случаях исправить что-либо уже невозможно.
Почвозащитное земледелие на основе прямого посева может играть ведущую роль в удержании С и сохранении почвенной влаги, обеспечивая долгосрочные экономические и экологические преимущества. No-till для многих фермеров по всему миру является самой очевидной и перспективной альтернативой из-за его способности увеличить производство там, где ограничены водные ресурсы, где необходимо снизить использование горючего, а также снизить потери почвы из-за эрозии и деградации почвы.
Прямой посев может привести к улучшению качества воды и воздуха, улучшению ареола жизни дикой природы и снизить влияние выброса парниковых газов, а возможно, и быть источником дополнительного дохода для украинских фермеров.
Само по себе только удержание углерода в почве не решит в полной мере проблему изменения климата на планете, но это – один из важнейших элементов на пути решения глобальной проблемы. Мы ищем новые технологические решения, экономические стимулы, позволяющие нам получать энергию при снижении уровня загрязнения при одновременном обеспечении эффективности сельхозпроизводства. Мы продолжаем исследования причин и потенциальных эффектов изменения климата, стараемся воссоздать или улучшить естественные процессы снижения выброса парниковых газов, особенно, если эти процессы улучшают также качество воды, плодородие почвы и способствуют увеличению биоразнообразия.
По мере изменения системы землепользования – через внедрение почвозащитных низкоэмиссионных технологий прямого посева – мы получим множество преимуществ. Так, при использовании данных технологий улучшается структура почвы — она становится более стабильной и менее подвержена эрозии, улучшается инфильтрация воды. По мере увеличения уровня органического вещества, значительно увеличивается содержание влаги и питательных веществ в почве. Культуры будут лучше выживать в засушливые годы, т.к. улучшилась инфильтрация и влагоудерживающая способность почвы. Органическое вещество в почве и связанная с ним биологическая популяция увеличатся при диверсифицированных севооборотах. Улучшения можно ожидать и в качестве воды, т.к. сокращается уровень осадка и питательных веществ в поверхностных водах благодаря лучшему образованию агрегатов почвы, улучшается качества воздуха (отсутствие пыли – неизбежный спутник вспашки в засушливые периоды), снижается количество аллергенов и патогенов в воздухе.
Все это подтверждает положительную роль почвозащитного сельского хозяйства, которое будет в значительной мере влиять на самовозобновляемость и качество всей нашей будущей жизни на планете.
Дон С. Рейкоски, Департамент сельского хозяйства США, Служба исследований в области сельского хозяйства, Исследовательская лаборатория по защите почв Северо-Центрального региона, журнал «РЗ», №4, 2018

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.