Долгосрочное использование биочара может устойчиво повысить урожайность сельскохозяйственных культур и сократить выбросы парниковых газов

от

Сельское хозяйство ежегодно производит огромное количество сельскохозяйственных отходов, включая солому, шелуху и стебли. К сожалению, распространённые методы утилизации — сжигание, запахивание отходов обратно в поля, использование их в качестве корма для животных и даже компостирование — приводят к выбросам парниковых газов (ПГ), таких как метан (CH₄), закись азота (N₂O) и углекислый газ (CO₂), способствуя изменению климата и долгосрочным рискам для продовольственной безопасности.

В отличие от этого, биочар — углеродсодержащий материал, получаемый путём нагревания сельскохозяйственных отходов в условиях низкого содержания кислорода (пиролиз) — предлагает многообещающую и экологически чистую альтернативу, согласно новому исследованию китайских учёных.

Команда под руководством профессоров Янь Сяоюань и Ся Лунлун из Института почвоведения Китайской академии наук показала, что биочар может обеспечить долгосрочные преимущества для продовольственной безопасности и смягчения последствий изменения климата при долгосрочном применении на сельскохозяйственных угодьях. В частности, исследование показало, что повторные ежегодные внесения не только поддерживают, но и усиливают положительное влияние биочара на урожайность сельскохозяйственных культур, здоровье почвы и сокращение выбросов ПГ.

В этом исследовании учёные проанализировали высококачественные данные полевых экспериментов из 438 исследований, включая последовательные ежегодные данные из 29 долгосрочных полевых экспериментов. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, демонстрируют, что ежегодное внесение биочара в течение четырёх и более лет увеличивало глобальную урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 10,8%, сокращало выбросы CH₄ на 13,5% и N₂O на 21,4%, а также повышало содержание органического углерода в почве (SOC) на 52,5%.

Хотя однократное внесение биочара со временем ослабляло свой эффект из-за старения, исследование показало, что он всё ещё был полезен: продолжался рост урожайности и содержания SOC, а также сокращение выбросов CH₄ и N₂O, хотя и с тенденцией к ослаблению.

«Мы задавались вопросом, насколько значительным может быть потенциал биочара для улавливания углерода и сокращения выбросов в мировых сельскохозяйственных угодьях при долгосрочном применении», — сказал ЯН Цзинжуй, первый автор исследования и доктор философии из ISSCAS.

Основываясь на нынешних методах управления соломой и биочаром, исследователи подсчитали, что преобразование 70% соломы в биочар для сельскохозяйственных полей может повысить глобальную урожайность зерновых на 190 миллионов тонн в год и увеличить потенциал удаления углекислого газа (CDR) на 2,01 Пг CO₂-экв в год — около 30% средней годовой урожайности зерна в Китае с 2018 по 2021 год.

После учёта выбросов ПГ при производстве биочара (0,25 тонны CO₂ на тонну биочара) чистый потенциал CDR составил 1,84 Пг CO₂-экв в год, компенсируя около 4,6% глобальных выбросов CO₂ от ископаемого топлива.

Выводы показывают, что стратегическое использование биочара с многолетними интервалами или с перерывами между ежегодными внесениями может поддерживать его преимущества с минимальными затратами и рисками. Расширение полевых экспериментов и сравнительных испытаний в различных типах почв, климате и системах земледелия имеет решающее значение для уточнения стратегий внесения, особенно при определении оптимальной частоты и норм.

Периодическое внесение биочара с учётом местных условий может снизить затраты и обеспечить долгосрочные преимущества, но первоначальная экономическая нагрузка может отпугнуть фермеров, склонных к риску.

«Поскольку фермеры вряд ли увеличат затраты на производство, если не будет убедительных доказательств того, что это окупится, крупномасштабные демонстрационные испытания в основных зернопроизводящих регионах, таких как Северо-Китайская равнина и кукурузный пояс США, необходимы для доказательства как экономических, так и экологических выгод», — сказал профессор Янь.

Анализ затрат и выгод, проведённый командой, показал, что повышение урожайности и сокращение выбросов ПГ могут компенсировать около 81% затрат на закупку биочара, причём большая выгода возможна, если учесть сокращение потерь азота. Исследователи утверждают, что государственные субсидии и поддерживающая политика будут иметь решающее значение для расширения внедрения биочара и реализации его глобального потенциала для устойчивого сельского хозяйства и смягчения последствий изменения климата.

Предоставлено:
Китайская академия наук

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте