Очищение воздуха над Китаем от озона спасет людей от нехватки зерновых

Приземный озон оказался опасным поллютантом для зерновых культур в Китае, особенно для кукурузы: если снизить его концентрацию в воздухе до допустимой, то урожайность кукурузы в регионе вырастет почти на восемь процентов. К таким выводам пришли ученые, проанализировав отклик флуоресценции хлорофилла в посевах на загрязнение воздуха. Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Китай производит приблизительно одну пятую мирового урожая зерновых, используя для этого не более десятой доли мировых пахотных земель. Столь высокая эффективность сельского хозяйства делает этот регион важным для глобальной продовольственной безопасности, но ее ставит под угрозу растущее загрязнение воздуха.

Ученые под руководством Лю Сяна (Xiang Liu) из Нанкинского университета исследовали влияние загрязнения воздуха озоном и твердыми частицами PM2.5 на урожайность трех главных сельскохозяйственных культур в Китае — риса, пшеницы и кукурузы. В качестве индикаторного показателя для урожая они выбрали флуоресценцию хлорофилла, индуцированную солнцем — SIF. Эта величина хорошо отражает активность фотосинтеза и продуктивность растений. Также при анализе были использованы данные об уборке урожая, карты его фенологии и спутниковые данные о приземном озоне и оптической толщине аэрозолей в воздухе различных регионов Китая.

Авторы рассчитали, что ждет посевы при снижении уровней загрязнения воздуха поллютантами до допустимых — то есть до 60 микрограмм на кубический метр для максимальных сезонных концентраций тропосферного озона и 35 микрограмм на кубический метр для среднегодовых концентраций частиц PM2.5. Они пришли к выводу, что урожайность кукурузы может увеличиться на 7,84 процента, риса — на 4,1 процента, а пшеницы — на 3,43 процента. Согласно их оценке, Китай достиг полного самообеспечения зерном в 2015 году, но если бы качество воздуха соответствовало нормативам, это произошло бы не позднее 2013 года. Они подчеркнули, что озон оказался более опасным для урожая поллютантом и снижение его концентрации в воздухе должно стать приоритетом для продовольственной безопасности.

Это уже не первое свидетельство ущерба, который способен нанести озон сельскому хозяйству: в прошлом году ученые обнаружили, что причиненные им потери урожая составляют 4,4−12,4 процента для основных продовольственных культур в среднем по миру, а потери пшеницы и сои в основных сельскохозяйственных районах Индии и Китая могут достигать 30 процентов.