Как снизить выбросы углекислого газа

Ученые Казанского государственного аграрного университета (Казанский ГАУ) определили сорта яровых зерновых культур, обладающие наименьшим углеродным следом и способствующие снижению выбросов углекислого газа в атмосферу. Эта работа стала частью инновационного подхода, известного как «карбоновое земледелие», цель которого — увеличение запасов почвенного углерода за счет оптимизированных агротехнологий.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Как отметил доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой общего земледелия, защиты растений и селекции Казанского ГАУ Радик Сафин, «наше исследование, проведенное в рамках гранта Министерства сельского хозяйства РФ, показало, что только три сорта яровой пшеницы из 19 (“Иделле”, “Тулайковская надежда” и “Злата”) и один сорт ячменя из 14 имели положительный баланс накопления парниковых газов в почве. Это означает, что данные сорта действуют как “углеродные поглотители”, помогая уменьшить общее количество углекислого газа в атмосфере».

Среди изученных яровых зерновых культур минимальный углеродный след на единицу урожая был зафиксирован у «яровой тритикале» (0,39 кг CO2-эквивалента на 1 кг), в то время как яровая пшеница продемонстрировала самые высокие показатели (в среднем 0,44 кг CO2-эквивалента на 1 кг). При оценке сортов сои наименьший углеродный след был обнаружен у отечественного сорта «Самер 4» (0,97 кг CO2-эквивалента на 1 кг зерна).

Сельскохозяйственный сектор является одним из ключевых факторов, влияющих на концентрацию парниковых газов в атмосфере. Оптимизация методов ведения сельского хозяйства с учетом их воздействия на окружающую среду становится все более актуальной задачей. Разработка и внедрение сортов культур с минимальным углеродным следом — важный шаг на пути к устойчивому развитию агропромышленного комплекса.

Дальнейшие исследования ученых Казанского ГАУ будут направлены на расширение списка сортов сельскохозяйственных культур, пригодных для углеродного земледелия, и разработку практических рекомендаций по их внедрению в АПК России.

Радик Сафин, доктор сельскохозяйственных наук, член корреспондент Академии наук Республики Татарстан, заведующий кафедрой общего земледелия, защиты растений и селекции Казанского ГАУ, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:

— Зачем нужно снижать выбросы СО2 в атмосферу?

— Необходимость учета выбросов парниковых газов (greenhouse gas), к которым кроме углекислого относятся еще и метан, закись азота, гексафторид серы, перфторуглероды и гидрофторуглероды, обусловлена тем, что именно они являются одними из основных причин отмечаемых глобальных изменений климата. Можно по-разному относиться к теме изменения климата, но есть объективные факты, которые подтверждают развитие данного процесса. В частности, это и отмечаемые в последние годы участившиеся засухи и другие опасные климатические явления, продвижение на север теплолюбивых вредителей и возбудителей заболеваний растений, увеличение продолжительности безморозного периода в течение года и т. д. С учетом того что выбросы парниковых газов как раз во многом и связаны с деятельностью человека (антропогенные выбросы), снижение их объема является тем инструментом, которым возможно в какой-то степени снизить темпы негативных изменения климата нашей планеты. Для сельского хозяйства это особо важно, так как продуктивность сельскохозяйственных культур напрямую определяют агроклиматические факторы, особенно температуру воздуха и количество осадкой. Необходимо отметить, что Россия — это четвертый среди стран мира источник выбросов парниковых газов, поэтому для нас данная проблема также имеет существенное значение.

— Как сельское хозяйство вредит атмосфере?

— Роль сельского хозяйства в выбросах парниковых газов достаточно значительна. С аграрным сектором связывают до 45% глобальной эмиссии СО2 и закиси азота (NO2). Сельскохозяйственная деятельность и изменения в землепользовании способствуют примерно 25% от общего объема выбросов парниковых газов в основном из-за низкого уровня технологий, включая неэффективное использование химических удобрений, ненадлежащее использование сточных вод и навоза, чрезмерного выпаса скота и вырубки лесов. При этом отмечается и своеобразный негативный обратный механизм. Рост выбросов в сельском хозяйстве ведет к изменению климата, а это, в свою очередь, оказывает негативное влияние на производство продуктов питания, за счет резкого увеличения частоты проявления агрометеорологических опасных явлений (засух, вымерзания и т. д.), что приводит к росту эмиссии парниковых газов из сельскохозяйственных почв.

— Что такое карбоновое земледелие?

— Несмотря на то что сельское хозяйство является источником выбросов парниковых газов, в данной отрасли экономики существуют реальные возможности как по сокращению их эмиссии, так и по секвестрации (связыванию) парниковых в сельскохозяйственных почвах при рациональном их использовании. Почвы — крупнейший земной резервуар углерода, в котором он содержится в форме органических и неорганических молекул.

В ходе сельскохозяйственного использования из-за развития эрозии и окисления часть почвенного органического углерода теряется, превращаясь в газообразную форму, что с учетом процессов выделения закиси азота является одним из основных путей поступления парниковых газов в атмосферу. Однако данный процесс обратим: при применении современных почвозащитных технологий управления до 50–66% потерь углерода из почвы можно восстановить. В качестве ключевых направлений в секвестрации углерода в сельскохозяйственных почвах выделяются минимизация механического воздействия на почвы и увеличение поступления органических веществ. Следовательно, такие приемы, как покровные культуры, мульчирование, минимальные или нулевые обработки почвы, использование органических удобрений и сокращение использования чистых паров, можно отнести к рекомендуемым мерам по секвестрации парниковых газов. Такой подход получил название карбонового (углеродного) земледелия (carbon farming), суть которого заключается в увеличении запасов почвенного углерода за счет оптимизированных для данной цели приемов и агротехнологий.

— Из чего сделаны биопрепараты Казанского ГАУ?

— Основным из биопрепаратов, полученных в Казанском ГАУ, стали эндофитные бактерии семян, то есть те, которые развиваются внутри растений и играют огромную роль в его жизни. Именно они помогают растениям лучше использовать из почвы элементы питания, экономнее расходовать воду, эффективно сопротивляться болезням и вредителям. Взамен растения дают им свой кров и кормят их. Наверное, самое ценное, что такие бактерии безопасны для нашего здоровья. В наших исследованиях было обнаружено, что при использовании биопрепаратов на основе эндофитных бактерий у пшеницы и других культур резко увеличивается развитие корневой системы, растет поступление в почву биомассы растений, что способствует к связыванию в почве органического углерода и снижению выбросов парниковых газов. За счет лучшего использования азота снижается потребность в азотных удобрениях, которые являются одними из основных источников выбросов парниковых газов в земледелии. Кроме того, такие биопрепараты способствовали росту урожайности и качества сельскохозяйственных культур.

— Как проходили исследования биопрепаратов?

— Все полевые опыты проводились на опытных полях Агробиотехнопарка Казанского ГАУ. Использовались отечественные сорта сельскохозяйственных культур. В данной работе мы активно сотрудничаем с коллегами из Самарской области и Казанского федерального университета.

— Как, на ваш взгляд, будет развиваться декарбонизация в дальнейшем?

— Снижение выбросов парниковых газов (декарбонизация) — одна из основных целей России, в частности, к 2050 году поставлена задача обеспечить полную углеродную нейтральность нашей страны, в том числе и в сельском хозяйстве. Часто приходится слушать мнение о том, что сейчас, в очень непростые для нашей страны времена, непонятно, нужно ли заниматься вопросами декарбонизации. Есть в этом какая-то практическая польза? Зачем необходимо вкладывать деньги и ресурсы в климатические проекты? Хотелось бы ответить на это следующее. В сельском хозяйстве декарбонизация напрямую связана с состоянием наших почв. Если с помощью технологий карбонового земледелия, применения органоминеральных удобрений и биопрепаратов, новых сортов и др. добиться накопления (секвестрации) в них органического углерода, то такие почвы не только будут оказывать положительное влияние на климат, но и обеспечат нашу страну устойчивым урожаем, позволят сохранить нам титул одной из мировых житниц. Современная наука четко понимает связь в цепочке «здоровые почвы — здоровые растения — здоровый человек». Если сейчас мы не будем решать эти вопросы, то в дальнейшем могут быть серьезные проблемы у наших потомков. Не может быть сильного государства с больными почвами — это аксиома. Именно поэтому развитие карбонового земледелия требует всесторонней государственной поддержки и внимания всего нашего общества.

Подготовлено при поддержке Казанского аграрного университета