Важный эффект применения технологий точного земледелия — уменьшение загрязняющего воздействия на окружающую среду (почву и близлежащие водоёмы). Но рациональное использование ресурсов может иметь и более значимый эффект заключающийся в уменьшении количество выбросов парниковых газов.
Прямо или косвенно, но сельское хозяйство способствует изменению климата. Подход к исправлению ситуации должен быть деликатным и не влиять отрицательно на производительность отрасли. Чтобы заинтересовать агрария, экологичные технологии в растениеводстве должны быть экономически привлекательными. Вот почему посев со сменной нормой, дифференцированное внесение удобрений, СЗР и полив так перспективны с позиции изменения имиджа отрасли.
Выбросы парниковых газов в результате хозяйственной деятельности
На сельское хозяйство приходится почти 13,5% от общего количества выбросов парниковых газов в результате хозяйственной деятельности человека. Весомый вклад вносят:
- распашка земель и питание растений;
- энтеральная ферментация жвачных животных;
- уборка, хранение и использование органических удобрений (навоза).
Основные парниковые газы, производимые в результате сельскохозяйственной деятельности: метан (CH4), оксид азота (N2O), диоксид углерода (CO2). Сельскохозяйственная отрасль ответственна за 25% глобальных выбросов CO2, 50% —CH4, 70% — N2O.
Выделение метана происходит в результате:
- анаэробного разложения органических веществ во время кишечной ферментации животных;
- хранения и переработки навоза;
- выращивания риса-сырца.
.jpg)
Кишечная ферментация источник 44% суммарных выбросов животноводческого сектора и основной источник выбросов метана. CH4 также образуется при хранении навоза (разложении). 0,5% выбросов всех парниковых газов сельскохозяйственной отрасли приходится на выделение CH4 в результате выращивания риса (газ синтезируют бактерии, обитающие на корнях растений). Увеличению количества выбросов CH4 в растениеводстве способствуют мульчирование и внесение органических удобрений в почву.
Источники образования оксида азота:
- микробная трансформация азота в почве и в навозе (при внесении органических и синтетических удобрений);
- отходы животноводства (экскременты пастбищных животных).
Сельское хозяйство главный источник выброса оксида азота. Основная причина образования N2O в результате растениеводческой деятельности — протекающие в почве процессы нитрификации и денитрификации. Увеличению выбросов N2O способствует повышение температуры почвы и высокая влажность в прохладные месяцы. Выбросы N2O увеличивает внесение минерального азота в виде химических удобрений. У выбросов N2O потенциал глобального потепления в 298 раз выше, чем у CO2.
Причины выбросов CO2:
- использование ископаемых источников энергии;
- производство кормов;
- высвобождение аккумулированного в почве углерода в результате землепользования.
Производство кормов влечёт увеличение выбросов двуокиси углерода при производстве удобрений (13% всех выбросов отрасли). Связанное с производством кормов увеличение площадей занятых под кормовые культуры, за счёт необрабатываемых земель, причина ещё примерно 5% выбросов.
Эффект применения технологий точного земледелия
Растущий спрос на технологии точного земледелия позволяет экологам рассчитывать на скорое преображение отрасли. Согласно исследованию MarketsandMarkets, рынок точного земледелия в 2020 г составил $7,0 млрд. До 2025 г общая стоимость всех решений составит $12,8 млрд, при совокупном среднегодовом темпе роста (CAGR) — 12,7%.
Применение методов точного земледелия может снизить выброс парниковых газов за счёт:
- уменьшения операций поверхностной обработки и рыхления, высвобождающих в атмосферу содержащийся в почве углекислый газ;
- уменьшения норм внесения азотных удобрений;
- уменьшения объёма используемого топлива.
Важность комплексного подхода
Для уменьшения количества выбросов необходимо применять комплексные меры. Несмотря на то, что механическая обработка земель является одной из причин выбросов, технология no-till не может считаться частью решения проблемы. Несмотря на потенциальное уменьшение выбросов парниковых газов на 20,6–23,7% по сравнению с традиционной обработкой почвы, технология может способствовать выделению парниковых газов из других источников. Например, в почве сохранится больше влаги для нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий, что повлечёт увеличение количества N2O. Таким образом положительный эффект от уменьшения накопления СО2 будет нейтрализован.
%20(1).jpg)
Комплексные меры для снижения выбросов парниковых газов в растениеводстве включают:
- оптимизацию использования органических удобрений (улучшенное хранение и использование, анаэробное сбраживание);
- восстановление деградированных земель (борьба с эрозией, внесение органических и биогенных добавок);
- оптимизацию использования ресурсов на пахотных землях (технологии точного внесения).
Снижение выбросов парниковых газов отраслью во многом будет зависеть от сокращения выбросов N2O в результате управления почвенным азотом: выбора оптимальных сроков внесения органического и минерального азота, уменьшения норм внесения.
Технологии точного земледелия для снижения выбросов
Дифференцированное внесение азотных удобрений препятствует избыточному внесению синтетического азота (причина выбросов N2O). Значительные выбросы парниковых газов CO2 и N2O происходят при производстве азотных удобрений. Азот в почве подвержен различным естественным процессам микробного преобразования, некоторые из которых протекают с выделением N2O. Дифференцированное внесение органических удобрений в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур, позволяет уменьшить содержание CH4.
Дифференцированный полив (благодаря регулированию расхода на штанге дождевальной машины, или микрополиву) позволит сократить выбросы за счёт уменьшения расхода воды и, как следствие, снижения потребности в энергии для её перекачивания. Кроме того избыточная влажность почвы способствует увеличению выбросов N2O.
Оптимизация логистики транспорта (с помощью систем точного позиционирования) косвенно влияет на количество выбросов, благодаря увеличению эффективности работы, сокращению количества проходов техники. Уменьшается как использование топлива, так и других ресурсов (удобрений, посевного материала, СЗР) при внесении с постоянной нормой. С точным позиционированием и использованием технологических колей (навигационных линий) при выполнении полевых операций связано улучшение структуры почвы и её свойств поглощать и накапливать в почве парниковые газы (например, CH4). Большое количество пор препятствует образованию в почве N2O и CH4 (нужны анаэробные условия). Уменьшение уплотнения увеличивает эффективность использования азота на 40–80% за счёт повышения биологической активности почвы.
Дифференцированное внесение пестицидов позволяет снизить среднюю норму внесения, но технология имеет минимальный вклад в сокращение выбросов парниковых газов отраслью. Косвенно это влияние состоит в уменьшении потребности отрасли в СЗР, а значит и снижении энергозатрат на их производство.
Посев с переменной нормой позволяет уменьшить общее количество растений, без потерь урожайности. Количество растений напрямую связано с количеством выбросов в результате их жизнедеятельности.
Интенсификация сельскохозяйственного производства — одна из причин увеличения антропогенного воздействия, ускоряющего изменение климата. После достижения цели — повышения урожайности культур — пришло время изменить негативную репутацию отрасли. Методы точного земледелия помогут смягчить влияние агропроизводства на изменение климата и уменьшить углеродный след сельскохозяйственных культур.
