Нове масштабне дослідження Університету Іллінойсу вивчає особливості викидів закису азоту та вуглекислого газу із сільськогосподарських ґрунтів, створюючи найповніший набір даних для розробки ефективних стратегій пом’якшення зміни клімату.
Проблематика викидів азотних добрив
Закис азоту – парниковий газ, що утримує майже в 300 разів більше тепла, ніж вуглекислий газ. Близько 70% антропогенного закису азоту походить із сільськогосподарських ґрунтів. За словами вченого Чунхва Джанга: “Зменшення викидів парникових газів з сільськогосподарських ґрунтів може допомогти нам досягти глобальних кліматичних цілей”.
Фермери вносять азотні добрива для підвищення врожайності культур. Однак надлишок добрив перетворюється на газоподібні форми, включаючи закис азоту. Джанг підкреслює: “Висока просторова та часова роздільна здатність, великомасштабні та багаторічні дані необхідні для розробки обґрунтованих стратегій пом’якшення наслідків зміни клімату. До нашого дослідження цих наборів даних просто не існувало”.
Методологія та технологія дослідження
Дослідники створили мережу “крихітних наземних димових труб” на комерційних полях. Вимірювання концентрації газів проводилися щотижня протягом двох років. Вивчалися три системи обробітку ґрунту: традиційна, консервативна та нульова. “Гарячі точки” – місця постійно високих концентрацій, а “гарячі моменти” – періоди зростання концентрації після дощу чи внесення добрив.
Професор ДоКюнг Лі пояснює: “Цей проект дозволив нам зафіксувати просторово-часові та управлінські варіації, щоб забезпечити золотий стандарт даних і платформу для перевірки викидів парникових газів на рівні полів”. Дослідження фінансувалося програмою ARPA-E SMARTFARM Міністерства енергетики США.
Ключові результати та відкриття
Дослідження виявило принципову різницю між викидами вуглекислого газу та закису азоту. Джанг зазначає: “Ми виявили, що потік вуглекислого газу був подібним на окремих полях, ділянках і роках, або навіть між системами вирощування кукурудзи та сої”. Натомість закис азоту демонстрував екстремальну мінливість.
Вчений пояснює: “Просторово і в часі закис азоту був дуже мінливим. Одного дня в точці А був гарячий момент, а потім під час наступного вимірювання ми виявили гарячі моменти в точках B і C. Гарячі точки просто переміщалися”. Це відкриття має критичне значення для точності кліматичних моделей.
Управлінські рекомендації
Вплив систем обробітку ґрунту став одним із ключових висновків. Концентрація закису азоту в кукурудзі значно перевищувала показники сої. Найвищі викиди спостерігалися при суцільному посіві кукурудзи з чизельним обробітком.
Джанг підсумовує: “Ми не можемо передбачити, де і коли відбудеться стрибок оксиду азоту, але ми знаємо, що управління має значення. При вирощуванні кукурудзи суцільним способом фермерам доводиться вносити велику кількість азотних добрив, які перетворюються на закис азоту. А звичайний обробіток ґрунту перериває поверхню ґрунту і вивільняє газ. Ми знаємо, що робити, щоб зменшити його вплив”. Результати вказують на потенціал нульового обробітку для зменшення викидів.