Согласно расчетам американских экологов, суммарные выбросы парниковых газов при возделывании зерновых культур сократятся на 71 процент за 15 лет, если провести модернизацию отрасли, причем снижение на 60 процентов будет обеспечиваться эффективным использованием азотных удобрений. Среди прочих мер ученые указали генную инженерию, введение севооборотов, оснащение хозяйств роботизированной техникой и отказ от сжигаемого топлива в пользу электроэнергии. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Борьба с антропогенным изменением климата подразумевает снижение выбросов парниковых газов во всех секторах экономики. Лучшим потенциалом для этого обладает растениеводство, ведь основа производительности в выращивании сельскохозяйственных культур — это фиксация атмосферного углерода с помощью фотосинтеза. В теории этот сектор экономики может достичь даже отрицательных выбросов углекислого газа, но нынешнее возделывание пропашных культур в России, США и Евросоюзе, напротив, является источником пяти процентов антропогенных выбросов парниковых газов. Восстановительное сельское хозяйство (то есть хозяйство с отрицательными выбросами) в настоящее время развивается медленно, потому что требует изменения цепочек поставок и значительных вложений, а стимул инвестировать в долгосрочные цели на арендованных землях очень низкий.
Ученые под руководством Дэниэла Нортрупа (Daniel L. Northrup) из Мичиганского университета предложили программу модернизации растениеводства, выполнение которой должно существенно приблизить отрасль к достижению нулевых или даже отрицательных выбросов. Свои предварительные расчеты они приводили на примере кукурузы, которая в США является основной зерновой культурой.
Авторы исследования предложили три этапа для модернизации зернового производства: оптимизацию, замену и редизайн. Первый этап будет посвящен более эффективному использованию азотных удобрений. Уже сейчас существуют технологии геопространственного мониторинга корневого пространства и оптимальные химические формулы азотсодержащих соединений (например, нитрапирин), которые позволят сократить использование таких удобрений на 36 процентов, снизив при этом общие выбросы парниковых газов (преимущественно за счет закиси азота) на 23 процента.
Второй этап также опирается на уже существующие технологии и предполагает активное внедрение существующих наработок в области генной инженерии. Это позволит сосредоточить усилия на выращивании только тех культур, которые способны наиболее эффективно извлекать азот из почвы. Если к такой селекции добавить использование микробиологического азота (то есть замена части вносимых удобрений севооборотами), то получится снизить суммарные выбросы парниковых газов еще на 41 процент. По сути, оба этих этапа опираются лишь на эффективное использование азота в растениеводстве, и внедрение только этой меры позволит снизить суммарные выбросы на 60 процентов по сравнению с текущими.
Третий этап предполагает масштабную перестройку ведения хозяйства: оснащение хозяйств специализированной робототехникой для мониторинга состояния растительности, азотного и углеродного состояний почвы, а также полный отказ от использования сжигаемого топлива в пользу электроэнергии из возобновляемых источников. Часть посевов авторы предлагают размещать под солнечными панелями, создавая агроэлектрические системы на участках с пониженным почвенным плодородием. Это позволит уменьшить выбросы парниковых газов еще на семь процентов. В целом внедрение всех трех этапов модернизации, предложенных экологами, приведет к суммарному снижению эмиссии парниковых газов от производства зерна на 71 процент за 15 лет. Авторы отметили, что воплощение разработанного ими концепта потребует значительных субсидий государства как в альтернативную энергетику, так и в электрическую агротехнику для частных хозяйств.
В модернизации нуждается не только производства зерна, но зачастую и система ирригации. Американские ученые установили, что создание водохранилищ и усовершенствование неэффективного орошения позволит вырастить еду дополнительно для еще более чем 800 миллионов человек по всему миру.
Марина Попова