03 Oct 2023
К 2030 году можно сохранить урожаи зерновых, снизить использование азотных удобрений на 32 процента и снизить выщелачивание нитратов за пределы сельскохозяйственных полей на 71 процент, если перераспределить мировое использование азотных удобрений. Для этого основным регионам-производителям зерна — США, Китаю и Европе — нужно снизить потребление азотных удобрений и отказаться от их части в пользу африканских стран к югу от Сахары. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment.
Азот наряду с фосфором и калием является элементом питания растений, но в своей наиболее распространенной на Земле форме (газе N2) он не доступен для поглощения. Энергия связи между атомами азота в молекуле слишком велика, чтобы его легко можно было окислить, например, до нитратов — так могут делать только азотфиксирующие бактерии. Дефицит азота долгое время ограничивал развитие сельского хозяйства, но ситуация изменилась благодаря промышленному производству азотных удобрений в форме нитратов, аммонийных солей и амидов.
Помимо повышения урожайности и продовольственной безопасности это привело к нарушению глобального цикла азота и ряду экологических проблем: эвтрофикации водоемов, выбросам парникового газа — закиси азота, дополнительному вкладу в истончение озонового слоя и снижению биоразнообразия. Если в 1860 году в окружающую среду поступало 100 миллионов тонн химически активного азота (в любой форме, кроме N2), то сейчас уже почти в три раза больше — 286 миллионов тонн, из которых не менее 110 миллионов тонн приходится на избыточное количество удобрений. Тем не менее, их использование в мире продолжает расти.
Ученые под руководством Эндрю Смеральда (Andrew Smerald) из Технологического института Карлсруэ изучили возможность снижения использования азотных удобрений в выращивании зерновых культур — пшеницы, риса и кукурузы. Данные о распределении мирового урожая они взяли из проекта Global Gridded Crop Model Intercomparison (GGCMI), а расчеты проводили в среде LandscapeDNDC (она позволяет объединять потоки углерода, азота и воды между почвой, атмосферой и гидросферой) с помощью модели почвенного углерода MeTrx и модели роста растений PlaMox. Ячейки сетки пространственного разрешения составили 0,5×0,5 градуса.
Авторы установили, что к 2030 году можно сохранить текущие урожаи (примерно 2,5 миллиарда тонн зерна в год) или даже увеличить их на 15 процентов, внося на 32 процента меньше азотных удобрений от нынешнего количества. Сейчас ежегодно в мире применяют 62 миллиона тонн удобрений в пересчете на химически активный азот и еще восемь миллионов тонн в составе навоза. Для этого нужно перераспределить часть удобрений, которые используются в основных местах производства — на среднем западе США, в Европе и в восточном Китае — в страны Африки южнее Сахары. Сейчас во время посевного сезона в Европе вносится 94 килограмм азота на гектар, в США — 100 килограмм азота на гектар, а в Китае — 236 килограмм на гектар. В странах к югу от Сахары этот показатель составляет 11 килограмм на гектар, и при наличии девяти процентов мировых вспаханных площадей регион производит только четыре процента зерна.
Авторы считают, что увеличение урожая пшеницы и кукурузы в странах южнее Сахары способно компенсировать снижение урожая, которое неизбежно случится в США и Китае, и позволит африканским странам выйти на самообеспечение зерном. Кроме того, такая практика поможет снизить общее выщелачивание нитратов в окружающую среду за счет решения проблемы избыточного использования удобрений на территории Китая.
Ранее ученые установили, что если модернизировать сельское хозяйство в мире с помощью эффективного использования азотных удобрений, генной инженерии и введения севооборотов, то выбросы парниковых газов в секторе растениеводства удастся снизить на 60 процентов.
Источник: N+1
Фото: International Rice Research Institute / flickr.com
19 декабря 2023 года Международный институт развития научного сотрудничества «МИ ...
14 и 15 ноября в отеле «Националь» в Москве проходит III Международный форум «СМ ...
30 октября 2023 Центр научно-аналитической информации Института востоковедения Р ...
С 18 по 20 октября в Казани пройдет шестой международный «Медиафорум-2023: свобо ...
10-11 октября в Белграде прошла IX Международная встреча интеллектуалов на тему ...
Президент Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Российский политолог, историк, публицист.
Доктор политических наук, профессор МГИМО
Генеральный директор Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Научный руководитель Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор
Председатель Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук, профессор, член-корреспондент РАН. Директор Института востоковедения РАН. Член научного совета Российского совета по международным делам.
Заместитель Председателя Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор кафедры стран постсоветского зарубежья РГГУ, профессор факультета глобальных процессов МГУ им. М.В. Ломоносова.