Необходим лучший глобальный баланс азотных удобрений в зерне

Учет всех затрат и преимуществ азотных удобрений приводит к различным вариантам выращивания зерновых во всем мире.

Более устойчивое удобрение земель, на которых выращивается зерно, возможно, если урожайность будет одинаковой в глобальном масштабе. Тогда богатые западные страны должны использовать меньше азотных удобрений, а бедные страны – больше, согласно международному консорциуму ученых, в который входят исследователи из Вагенингенского университета и исследовательского центра в Нидерландах.

25 длительных полевых испытаний с зерном

Исследователи основали свои выводы на анализе 25 долгосрочных полевых испытаний зерна, исследования, проведенного по заказу Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП). Данные этих полевых испытаний были использованы для создания модели, учитывающей выгоды и затраты как для сельского хозяйства, так и для общества.

“Такого глобального анализа долгосрочных исследований раньше не проводилось”, - говорит соавтор Ренске Хиджбек из группы кафедры систем производства растений Вагенингенского университета и исследований. Действительно, оптимальное применение азота для зерновых, самой важной продовольственной культуры во всем мире, обычно определяется с помощью краткосрочных полевых испытаний. “В краткосрочной перспективе история пахотного поля и история предыдущего применения удобрений играют важную роль в урожайности сельскохозяйственных культур. В этом случае рассчитанный оптимум не является репрезентативным в долгосрочной перспективе. В долгосрочных полевых испытаниях вы на самом деле смотрите на баланс между внесением удобрений и плодородием почвы, и вы получаете более сбалансированную картину ”.

Исследователи по всему миру предоставили данные 25 долгосрочных исследований. Среди них было знаменитое исследование пшеницы в Ротамстеде (Великобритания), которое проводится уже 180 лет.

“К счастью, все эти полевые эксперименты было легко сравнить. Мы смогли установить одну формулу – общую кривую отклика, а затем использовать экономические модели для расчета оптимального внесения азота ”.

Вымывание нитратов, истощение почвы и выбросы аммиака

Используя простой экономический подход, исследователи определили оптимальный не только для производителей зерна, но и для общества в целом. Они сделали это, рассмотрев не только потребность в надежном снабжении продовольствием, но и издержки, возникающие в результате воздействия на окружающую среду, таких как выщелачивание нитратов, истощение почвы и выбросы аммиака. От того, насколько тяжелыми будут эти экологические издержки для общества, зависит процветание страны. В менее богатых странах достаточное снабжение продовольствием имеет более высокий приоритет.

Слишком много и слишком мало удобрений

По мнению исследователей, если вы посмотрите на устойчивость таким образом и будете искать оптимальный вариант, при котором затраты и выгоды как для производителей зерна, так и для общества находятся в равновесии, вы теперь увидите в глобальном масштабе области, которые используют слишком много удобрений, но также и области, где используется слишком мало удобрений.

В целом, по мнению исследователей, страны с избытком находятся на богатом Западе, в то время как фермерам в бедных регионах, таких как Африка к югу от Сахары, фактически пришлось бы вносить больше удобрений, чтобы достичь агрономического и социального оптимума. Во многих бедных районах сейчас происходит истощение почвы из-за недостаточного внесения удобрений.

Что здесь бросается в глаза, так это разница между выводами краткосрочных полевых испытаний и полевых испытаний в течение гораздо более длительного периода. “Во многих бедных районах сейчас происходит истощение почвы из-за недостаточного внесения удобрений. В результате посевы в настоящее время забирают из почвы больше азота, чем требуется ”.

Оптимальная норма внесения азота

Для производства пшеницы в более богатых странах, при условии учета социальных издержек, связанных с ущербом окружающей среде в результате чрезмерного внесения удобрений, оптимальная норма внесения азота на самом деле ниже, чем текущая норма. Если учесть такие социальные издержки, оптимальная норма внесения азота для пшеницы в Нидерландах, например, будет снижена на 40%: примерно со 157 до примерно 90 килограммов азота на гектар. Тем не менее, Хиджбек подчеркивает, что исследование касается анализа продовольственной системы. Это не может быть переведено в рекомендации для одного фермера или одного региона.

Итак, какие решения существуют для решения этой проблемы?

Ренске Хиджбек: “Наше исследование в основном показывает, что различное распределение использования удобрений и производства зерна во всем мире имеет социальные выгоды. Как можно добиться другого распределения, на самом деле является политическим и экономическим вопросом; подумайте о торговой политике и национальных субсидиях на удобрения и зерно. Мы надеемся, что наш общий подход к реагированию на азот и соотношению затрат и выгод приведет к лучшему обсуждению и размышлению в этой области ”.

“Новый подход, который также применяется в Нидерландах, заключается в том, чтобы платить фермерам за предоставление большего количества экосистемных услуг при менее интенсивном использовании удобрений (или пестицидов). Но в странах Африки к югу от Сахары сейчас нет продовольственной безопасности, и использование удобрений и урожайность зерна должны расти; наши общие показатели урожайности показывают, что улучшение знаний для повышения потенциальной урожайности лучше для окружающей среды, чем значительное увеличение использования удобрений-N (как это было ранее сделано в Индии и Китае), этивсе должно идти вместе. Улучшение инфраструктуры (для транспортировки и хранения удобрений и зерна) в этих сельских районах также может сыграть свою роль. И мы не должны забывать, что около половины зерна используется в качестве корма для скота. Какие меры будут выбраны и приняты, также является политическим вопросом ”.

Могут ли новые (точные) методы способствовать этому?

“Наше исследование было основано на 25 долгосрочных испытаниях по всему миру, некоторые из которых длились до 180 лет, чтобы лучше понять равновесные ситуации в азотных балансах. Эти испытания не включали (точные) методы, но они, безусловно, могли бы способствовать снижению воздействия азотных ядов на окружающую среду при земледелии. Мы рассмотрели оптимальные пожертвования азота (для фермеров и общества), и было бы уместно посмотреть, как эти оптимальные пожертвования Азота изменяются при использовании точных методов. Если технология приводит к меньшему воздействию на окружающую среду при том же подарке, тогда оптимальный подарок может быть выше. С другой стороны, точные методы, вероятно, также позволят достичь более высоких урожаев, что приведет к тому, что вы попадете в часть кривой N-ответа с более слабым N-ответом. Возможно, эти факторы компенсируют друг друга, но в любом случае фермер выиграет от лучшего использования азота ”.

Хьюго Клавер