В 2015 году в рамках Парижских переговоров по климату министр сельского хозяйства Франции Стефан Ле Фоль выступил с инициативой «четыре промилле», которая нашла положительный отклик у политиков других стран. Идея состоит в достижении амбициозной цели: повышать уровень углерода в распаханных почвах по всему миру на четыре промилле ежегодно. Это результат обсуждения ученых и экономистов в отношении того, что такое гумус в сельском хозяйстве и мировой экономике. Гумус — не только инструмент обеспечения продуктами питания, но и защита климата. Эти четыре промилле вытекают из подсчетов: годовой прирост выбросов углерода в атмосферу за счет сжигания ископаемого топлива оценивается в 8,9 Гт / год, а запас углерода в почве на первых двух метрах — в 2400 Гт. Соотношение двух (8,9/2400) дает округленное значение 0,4%, или 4 промилле. Это хранилище позволит компенсировать увеличение выбросов углерода в атмосферу и повысить продуктивность сельского хозяйства. Нужно помнить, что речь идет о теоретических расчетах.
Сторонники Инициативы ссылаются на тот факт, что показатель «4 на 1000» не является целевым показателем, который должен быть достигнут точно во всем мире, а должен рассматриваться как направление, которому следует следовать в борьбе с изменениями климата. Сельское хозяйство может адаптировать и улучшать продовольственную безопасность за счет хранения углерода в почвах.
Как говорил Георг Гуггенбергер, — многие почвы бедны гумусом, он исчезает, и я постараюсь продемонстрировать, какие меры могут внести свой вклад в увеличение объема гумуса. В первую очередь, это промежуточные культуры (рис. 1). Мы должны использовать солнечный свет в осенний и даже в зимний период, поскольку все растения могут превратиться в гумус. Следующий важный момент — изменение и улучшение севооборота, потому что не каждая культура оказывает одинаковое влияние на содержание гумуса. Кроме того, важную роль в увеличение запасов гумуса играет органическое земледелие. Также мы знаем, что значительно увеличить объем гумуса может преобразование пашни в пастбища. Значительные возможности по накоплению запасов гумуса заключаются в использовании агролесов и живых изгородей. Перечисленными методами мы можем добиться в Германии на пахотных землях уровня в 1,3 промилле секвестрирования углерода. Да, мы не можем достигнуть уровня 4 промилле, но в любом случае такое секвестрирование углерода внесет свой вклад в накопление гумуса. Не каждый органический материал вносит одинаковый вклад в накопление гумуса. Мы видим, что тонна корней по истечении двух лет дает четверть тонны гумуса, то есть четверть тонны органически связанного углерода (рис. 2). Другие материалы — тонна соломы или листьев — от них через два года в почве останется только 0,1 тонна гумуса. То есть нам нужно больше внимания обращать на корни, потому что в последние десятилетия этому вопросу не придавалось значения, и даже селекция приводит к тому, что современные агрокультуры имеют корневую систему меньшего размера. А если мы хотим увеличивать объем гумуса, то корни нам абсолютно необходимы.
.jpg)
Сельхозтоваропроизводители могут зарабатывать деньги на гумусе через углеродные сертификаты. Эту практику мы активно обсуждаем как в Германии, так и во всей Европе. Мы говорим о том, какие деньги могут заработать аграрии, и, действительно, изменение подходов к обработке почвы дает возможность зарабатывать на этих процессах, получая соответствующие сертификаты, которые могут быть проданы фирмам-производителям, желающим рекламировать свои продукты как углеродно-нейтральные. Речь, в том числе, идет о гигантских компаниях, таких как Нестле, Микрософт и так далее. Они работают на глобальном рынке и обещали стать в ближайшее время СО2 нейтральными. Добиться этого можно только путем покупки углеродных сертификатов.
Рассмотрим данные по состоянию почв, собранные институтом имени Тюнена (Германия). В таком масштабе исследования проводились впервые, и мы увидели, сколько углерода находится в настоящий момент в связанном состоянии в почве.
Результаты показывают, что запасы углерода в почве подвержены большим колебаниям. Почвы даже в такой небольшой по площади стране, как Германия, крайне разнообразны. Мы видим, что, например, в парарендзинах (глинистые почвы, формирующиеся на рыхлых карбонатных породах) накапливается 13,4 тонны органического углерода на гектар (рис. 3). В то же время низинные болота аккумулируют в себе 693,7 тонны органического углерода. Это уже осложняет проблему выдачи сертификатов на гумус, потому что необходимо четко знать, сколько углерода присутствует уже сейчас в почве, ведь только дополнительный гумус оказывает влияние на защиту климата и только за него нужно давать сертификаты на углерод.
Если мы говорим об углеродных сертификатах, то нужно смотреть на вопрос глобально. И только в том случае, когда во всем мире будет накапливаться больше гумуса, тогда это будет означать защиту климата. Существует проблема: без выдачи сертификатов на гумус органические удобрения распределяются в равной степени на всех площадях, способствуя сохранению углерода. В то же время, когда сертификаты будут выдаваться только на отдельные поля, то и на отдельных же полях будут концентрироваться органические удобрения, на остальных удобрений будет вноситься меньше, соответственно, и содержание гумуса окажется меньшим. В итоге получается, что мы не повышаем содержание гумуса, а лишь распределяем между теми полями, на которые будут выдаваться сертификаты, и полями без сертификатов.
.jpg)
Следующий важный момент состоит в том, что гумус накапливается лишь на время, а не навсегда. Допустим, мы начинаем вводить промежуточные культуры, и со временем начинает увеличиваться доля гумуса. Содержание гумуса растет только до определенного момента, после чего достигается новое равновесие. Если прекратить принимать меры, то полученный гумус будет утрачен. Секвестрирование углерода в почве — обратимый процесс. Эффект для защиты климата может быть легко утрачен. Если мы хотим сохранить гумус для защиты климата, то нам необходимо добиться его перманентного накопления в почве. Теоретически мероприятие следовало бы продолжать вечно. Решение вопроса заключается в формировании гумуса с постоянными, близкими к природным структурами — такими, как живые изгороди или буферные полосы пастбищ.
К сожалению, в последнее время мы в Германии утратили практику высаживания живых изгородей. Они сохраняли почвы от эрозии, были важны для поддержания микроклимата, сохранения влажности почвы. Если в сельскохозяйственном ландшафте использовать больше живых изгородей, это поможет нам сохранить углерод в биомассе живых изгородей, а также в форме гумуса. Таким образом, мы можем внести значительный вклад в защиту климата.
Для того, чтобы сельхозтоваропроизводители получили возможность сами управлять объемами гумуса, сохраняемого в почве, мы совместно с министерством сельского хозяйства разрабатываем инструмент, который помогает оценить, как изменяется объем гумуса. Это инструмент должен быть понятен и должен основываться на понятном программном обеспечении. Изменение объема гумуса зависит от множества факторов и должно рассчитываться индивидуально для конкретной земельной площадки. На рисунке 4 вы можете видеть пример, как мог бы выглядеть такой инструмент. Индикатор построен по аналогии со светофором, и если горит красный индикатор — это означает, что в ходе хозяйственных мер гумус теряется, желтый сигнал указывает на отсутствие изменений, зеленый говорит о повышении содержания гумуса благодаря мерам в сельском хозяйстве.
Этот инструмент основывается на пяти разработанных на международном уровне моделях для оценки динамики запасов углерода в почвах. Вычисляется также минерализация азота из гумуса. Существует две версии инструмента: интегрируемая в софт фирмы HELM и отдельное веб-приложение.
Инструмент дает примерную оценку, но позволяет более подробно познакомиться с темой гумуса, даже в том случае, если эффект для защиты климата будет невелик. Важно помнить, что гумус — это центральный индикатор плодородия почв.
Из статьи «Связывание углерода в сельскохозяйственных почвах при выращивании покровных культур» (Кристофер Поплау, Аксель Дон).
Перспективным вариантом связывания углерода в сельскохозяйственных почвах является включение покровных культур в системы земледелия. Преимущество покровных культур по сравнению с другими методами управления, которые увеличивают содержание органического углерода в почве (SOC), заключается в том, что они не вызывают ни снижения урожайности, ни потери углерода в других системах, как это может быть при внесении органических удобрений. Однако влияние зеленых удобрений покровных культур на запасы SOC игнорируются. Поэтому мы провели метаанализ, чтобы получить функцию углеродного отклика, описывающую изменения запасов SOС. Были собраны данные со 139 участков в 37 различных зонах. В целом, у обработанных покровных культур запас SOC был значительно выше, чем у контрольных пахотных земель. Время с момента внесения покровных культур в севообороты линейно коррелировало с изменением запасов ПОУ (R2 = 0,19) со скоростью годового изменения 0,32 ± 0,08 Мг га -1 год -1 при средней глубине почвы 22 см и в течение наблюдаемого периода до 54 лет. Высота участка над уровнем моря и глубина отбора проб могут использоваться в качестве независимых переменных для улучшения соответствия модели. Предполагая, что наблюдаемое линейное накопление SOC не будет продолжаться бесконечно, мы смоделировали среднее изменение запасов SOC с помощью модели кругооборота углерода RothC. Новое устойчивое состояние было достигнуто после 155 лет покровного культивирования с общим средним СОК фондового накопления 16,7 ± 1,5 Mg га -1 для глубины почвы 22 см. Таким образом, секвестрация SOC, вызванная поступлением углерода, с внесением покровных культур оказалась высокоэффективной. Мы оценивали потенциальную глобальную SOC секвестр 0,12±0,03 мкг C год -1, который будет компенсировать 8% от прямых ежегодных выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве.
