Долгосрочное исследование картирует выбросы парниковых газов из сельскохозяйственных почв
Азотные удобрения повышают урожайность, но их избыток может преобразовываться в закись азота (N2O) — парниковый газ, чья способность удерживать тепло в 300 раз выше, чем у CO2. На сельскохозяйственные почвы приходится около 70% антропогенных выбросов N2~O.
Чтобы рекомендовать методы снижения выбросов, учёным необходимо точно понимать, где и когда они происходят. Однако масштабный отбор проб в пространстве и времени ранее был редкостью из-за трудоёмкости и стоимости.
Новое исследование Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне изменило эту ситуацию. Учёные провели многолетний строгий мониторинг выбросов N2O и CO2 на коммерческих полях кукурузы и сои в рамках практических сценариев управления. Этот уникальный массив данных может лечь в основу стратегий смягчения последствий и уточнения климатических моделей. Исследование опубликовано в журнале Agriculture, Ecosystems & Environment.
Создание эталонного набора данных
Под руководством Кайю Гуана из Центра устойчивости агроэкосистем исследователи создали самую обширную на сегодняшний день базу данных о выбросах N2O и CO2 в фермерских условиях. Они развернули крупную сеть точек отбора проб газа на полях с кукурузой и соей при традиционной, консервационной и нулевой обработке почвы.
Пробы отбирались еженедельно или раз в две недели в течение двух лет. Точки с устойчиво высокими выбросами были названы «горячими точками» (hot spots), а периоды резкого роста выбросов на большинстве точек после событий вроде дождя или внесения удобрений — «горячими моментами» (hot moments).
Ключевые результаты
- Выбросы CO2 были схожими между отдельными полями, точками, годами и даже между системами кукурузы и сои. Это указывает на их предсказуемость.
- Выбросы N2O оказались крайне нестабильными. Их количество в конкретной точке могло резко меняться от одного замера к другому («горячие моменты»), а «горячие точки» непредсказуемо перемещались по полю.
Эта высокая пространственно-временная изменчивость N2O означает, что исследования с ограниченным числом проб или дат отбора могут давать сильно искажённые оценки, что критически важно для точности глобальных климатических моделей.
Влияние систем земледелия
- CO2: Выбросы были схожи для кукурузы и сои при консервационной и нулевой обработке, но выше при традиционной отвальной обработке и в системе непрерывного возделывания кукурузы.
- N2O: Выбросы были значительно выше в кукурузе, чем в сое, при консервационной и нулевой обработке. Максимальные значения зафиксированы в системе непрерывной кукурузы при отвальной обработке.
Вывод: Хотя предсказать точное место и время всплеска N2O сложно, управление почвой имеет решающее значение. Высокие дозы азотных удобрений (необходимые для непрерывной кукурузы) и нарушение структуры почвы при традиционной обработке — ключевые факторы эмиссии, на которые можно влиять.