Агрономический анализ потенциального увеличения
реклама
Агрономический анализ потенциального увеличения органического вещества в почве при использовании прямого посева в Украине. Дон С. Рейкоски Департамент сельского хозяйства США - Служба исследование в области сельского хозяйства, Исследовательская лаборатория по защите почвы Северо-Центрального региона, 803 Iowa Ave., Morris, MN 56267 USA. Email: [email protected] Краткий обзор Удержание сельскохозяйственного углерода (С) может быть одним из наиболее выгодных способов остановки глобального потепления. Окружающая среда может получить неоценимую пользу благодаря сельскохозяйственной деятельности по удержанию С в почве, а, следовательно, по защите окружающей среды. Технология прямого посева, удерживающая углерод в почве относится к тому типу стратегий, о которых никогда не жалеешь. Эта технология помогает сократить эрозию почвы, улучшить качество воды и соответствует самовозобновляемому и менее зависимому от химикатов сельскому хозяйству. В данной статье будут рассматриваться потенциальные возможности увеличения органического вещества в почве при системах прямого посева или No-Till в Украине. В то время как мы больше узнаем о накоплении С в почве и его прямую связь с пользой для окружающей среды, мы должны лучше понимать роль интенсивной обработки почвы и ее опосредованное влияние на пользу для окружающей среды, а также, что это значит для сельскохозяйственного производства. Увеличение количества С в почве повышает инфильтрацию влаги, увеличивает плодородие и оборот питательных веществ, снижает ветряную и водную эрозию, снижает уровни уплотнения, повышает качество воды, снижает выбросы С, препятствует движению пестицидов и улучшает окружающую среду в принципе. Каждый отдельный элемент делает свой вклад в общее дело на глобальном уровне. Принятие Киотского протокола обеспечит экономическую мотивацию для скорейшего внедрения технологии почвозащитного земледелия. Включение накопления С в свой план по почвозащитному земледелию, понимая, что сокращение обработки и управление пожнивными остатками может нести в себе некоторые проблемы, но является признаком обеспокоенности о глобальных ресурсах, и играет важную роль для почвенного С, который в основном влияет на качество нашей будущей жизни. Ключевые слова: органическое вещество в почве, качество почвы, качество воды, качество окружающей среды, No-Till, нулевая обработка, прямой посев, удержание углерода. 1. Вступление Качество почвы является фундаментальной основой качества окружающей среды. На качество почвы очень сильно влияет уровень органического вещества (ОВ), которое является динамической структурой и сильно реагирует на управление почвой, особенно систему обработки и внесение С. поддерживая качество почвы на должном уровне, сократит проблемы, связанные с деградацией земли, снижением плодородия почвы, и быстрого упадка уровней продуктивности, что происходит в большей части мира, где необходимы основы хорошего ведения сельского хозяйства. Данная статья будет описывать влияние No-Till (NT), нулевой обработки (НО) и прямого посева (ПС) на углерод в почве и их связь с пользой для окружающей среды в рамках систем почвозащитного земледелия. Для этой системы был разработан специальный термин «Почвозащитное земледелие» (ПЗ). Почвозащитное земледелие сочетается со всеми тремя «ключами», являющимися основой ПЗ (рис. 1). Три принципа включают в себя: минимальное влияние на почву при обработке, диверсифицированный севооборот и/или покровные культуры, а также постоянное покрытие пожнивными остатками. В основе трех принципов лежит, как они взаимодействуют с и влияют на С, основного определителя качества почвы. Почвозащитное земледелие включает в себя понятия NT, НО и ПС в качестве основных составляющих ПЗ. Эти термины зачастую взаимозаменяемы, чтобы показать минимальное воздействие на почву. Методы почвозащитного земледелия часто называют почвозащитной обработкой, например, полосная обработка, гребневая обработка, и мульчирующая обработка, которые влияют на небольшие участки почвы и частично заделывают пожнивные остатки в почву, являясь промежуточными в плане своего влияния на качество почвы. Эти понятия требуют четкого определения оборудования для обработки почвы и характеристик деятельности, т.к. они связаны с количеством нарушенной почвы и степенью заделывания пожнивных остатков. Крайние формы интенсивной обработки, включающие отвальный плуг, дисковую борону и определенные типы роторных устройств для обработки почвы нельзя расценивать почвозащитным земледелием. Эта статья в основном будет касаться систем почвозащитного земледелия, уделяя особое внимание трем «ключам» ПЗ. Недавние обзоры удержания С в ПЗ были представлены Robert (2001), Uri (1999), Tebrugge & Guring (1999), Lal и др. (1998) и Lal (2000). Сельское хозяйство имеет возможность сократить выбросы СО2 и будет маленьким, но значительным игроком по удержанию С. 3 КЛЮЧА К ПОЧВОЗАЩИТНОМУ ЗЕМЛЕДЕЛИЮ! • МИНИМАЛЬНОЕ РАЗРУШЕНИЕ ПОЧВЫ • ПОСТОЯННОЕ ПОКРЫТИЕ ПОЖНИВНЫМИ ОСТАТКАМИ • ДИВЕРСИФИЦИРОВАННЫЙ СЕВООБОРОТ И/ИЛИ ПОКРОВНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Рис. 1. Схематическое представление трех «ключей» ПЗ. Использование энергии и выброс углерода при No-Till Для любых сельскохозяйственных операций нужна энергия. Современное интенсивное сельское хозяйство требует намного больше энергии, чем традиционное земледелие, т.к. оно больше полагается на использование ископаемых видов горючего для обработки почвы, перевозку, сушку зерна, производство удобрений, пестицидов, а также на оборудование для внесения различных веществ, плюс энергия для электричества на ферме (Frye, 1984). Обработка почвы и уборка урожая требует наибольшего количества горючего при интенсивном сельском хозяйстве. Frye (1984) обнаружил, что потребность в горючем на NT или сокращенную обработку были 55 и 78% соответственно, от количества горючего, используемого в традиционных системах, включавших использование отвального плуга. В плане углерода, экономия 23 кг С/га/год в затратах энергии происходило благодаря переходу от традиционного земледелия к NT. Принимая во внимание, что в США обрабатывается 186 млн. га, это приводит к экономии углерода 4.3 метрических тонн в углеродном эквиваленте/год. Kern и Johnson (1993) посчитали, что превращение 76% засеянных земель в США на почвозащитное земледелие могло бы удержать от 286-468 метрических тонн в углеродном эквиваленте в течение 30 лет, и сделали вывод, что сельское хозяйство США могло бы стать накопителем С. Lai (1997) предоставил глобальную оценку удержания С при переходе от традиционной обработки к почвозащитному земледелию, которая составляла бы 4900 метрических тонн в углеродном эквиваленте до 2020 года. Объединяя пользу от экономии горючего и пользу для окружающей среды, получаемую при переходе на ПЗ положительные шаги сельского хозяйства при уменьшении выбросов С в атмосферу. Технологии, на которые требуется меньшее количество затрат энергии, например NT по сравнению с традиционной обычно приводит к снижению потребности в горючем и последующему снижению выбросов СО2-С в атмосферу на единицу обрабатываемой площади. Выбросы СО2, связанные с сельским хозяйством генерируются четырьмя основными источниками: производство и работа оборудования для обработки земли, производство и внесение удобрений и пестицидов, органический углерод в почве, который окисляется после механической обработки почвы (очень сильно зависит от системы обработки почвы), энергия, необходимая для орошения и сушки зерна. West и Marland (2002) провели полный анализ цикла С по сельскохозяйственным затратам, в результате чего была выведена оценка чистого притока С для различных типов культур при различных интенсивностях обработки почвы. Полный цикл анализа С включает оценку потребления энергии и выброс С в основном по горючему, электричеству, пестицидам, орошению производству семян и оборудованию на ферме. Они подсчитали, что выброс СО2-С из-за сельскохозяйственных машин, используемых при работе на ферме для почвозащитного земледелия, сокращенной обработки и NT были 72, 45 и 23 кг С/га/год, соответственно. Общие значения выброса С были использованы совместно с оценкой удержания С, чтобы смоделировать чистый поток С в атмосферу с течением времени. Основываясь на средних расходах при выращивании культур в США, No-Till выделял меньше СО2 при рабочих операциях, чем традиционная обработка с показателями 137 и 168 кг С/га/год соответственно. Эффект изменений в использовании ископаемого горючего является доминантным фактором через 40 лет после перехода на NT. Этот анализ доступных данных по сельскому хозяйству США говорит о том, что в среднем, переход от традиционной обработки к NT приведет к удержанию С в почве, плюс сокращение выбросов СО2 при использовании энергии в сельском хозяйстве. Увеличение удержания С в почве будет продолжаться определенное время до достижения нового баланса, но снижение потока СО2 в атмосферу благодаря снижению потребности в горючем, может продолжаться неопределенное время до тех пор, пока используются альтернативные технологии. Lal (2004) недавно показал синтез использования энергии при работе на ферме и его перевод в эквивалент С (СЭ). Принципиальное преимущество выражения энергии (в плане выбросов С) в кг СЭ заключается в прямой связи с уровнем обогащения концентрации атмосферного СО2. анализируемые фермы представляли собой интенсивные в плане С хозяйства, где используется механическая обработка, опрыскивание химикатами, посев, уборка, внесение удобрений, внесение извести, внесение пестицидов и орошение. Выбросы по различным технологиям обработки были 35,3; 7,9 и 5,8 кг СЭ/га для традиционной обработки, чизельной обработки или минимальной обработки и методов NT по подготовке семенного ложа соответственно. Эти результаты еще больше подтверждают эффективность NT в плане использования энергии. Переход от традиционной обработки на NT, используя интегрированный подход к управлению питательными веществами и вредителями, а также увеличение эффективности потребления воды культурами, может сократить выбросы С и в то же время увеличить запас С в почве. Таким образом, внедрение технологии почвозащитного земледелия является целостным подходом к управлению почвенными и водными ресурсами. Почвозащитное земледелие увеличивает эффективность и продуктивность на единицу потребления С (исходя из затрат) и является устойчивой стратегией, которая требует глобальной политической поддержки. Удержание углерода, используя No-Till. Почвозащитное земледелие привлекает к себе глобальное внимание как альтернатива традиционной обработке почвы и в качестве способа удержания органического углерода в почве (Garcia-Torres et al. 2001; Follett, 2001, Reicosky, 2001a). Почвозащитное земледелие может работать в различных ситуациях и является эффективным подходом с точки зрения использования рабочей силы. Более важно то, что методы, удерживающие органический углерод в почве улучшают качество окружающей среды и являются предпосылками создания самовозобновляемой сельскохозяйственной системы. Механическая обработка или другие технологии, разрушающие органическое вещество, приводят к потере или снижению чистого органического углерода в почве и не являются технологиями самовозобновляемого сельского хозяйства. Технологии обработки почвы особенно важны для уровня органического углерода в почве, т.к. они влияют на динамику органического углерода напрямую и косвенно. Технологии обработки почвы, которые переворачивают слой или в значительной мере разрушают почву, сокращают уровень органического углерода, увеличивая скорость декомпозиции и минерализации биомассы за счет увеличения аэрации и заделывания пожнивных остатков в почву, открывая ранее закрытый органический углерод в агрегатах почвы для почвенной фауны, а также увеличивая потери из-за эрозии почвы (Lal, 1984; Dick et al., 1986a, b; Lal 1989; Blevens and Frye, 1993; and Tisdall, 1996). Наоборот, долгосрочное применение NT или сокращенной обработки увеличивают уровень органического углерода на поверхности почвы в результате взаимодействия различных факторов, например, большое количество пожнивных остатков, меньшая степень разрушения почвы и переворачивания пластов, более высокий уровень влажности в почве, пониженная температура на поверхности почвы, разрастание корней и биологической активности при снижении количества трещин на почве и эрозии (Lal,1989; Havlin et al., 1990; Logan et al., 1991; Blevens and Frye, 1993; Lal et al.,1994a, b). Cambardella и Elliot (1992) заметили на суглинковой почве, что содержание органического углерода на глубине 0-20 см было 3.1, 3.5, 3.7 и 4.2 кг/м2 на поле под паром, поле, покрытом мульчей, No-Till и естественном пастбище соответственно. Они заметили, что технологии обработки почвы могут привести к потерям 40% или больше органического углерода в течение 60 лет. Edwards и др. (1992) заметили, что переход от МР к No-Till привел к увеличению уровня органического углерода на глубине 0-10 см от 10 г/кг до 15,5 г/кг за 10 лет, что составляет увеличение в 56%. Lat и др. (1998) утверждал «Анализ имеющейся литературы указал на то, что потенциал удержания органического углерода при переходе на почвозащитное земледелие варьирует в диапазоне от 0.1 до 0.5 тонн/га/год для регионов с влажными климатическими условиями, и от 0.05 до 0.2 т/га/год для полузасушливых и тропических условий». Далее они оценили, что увеличение органического углерода может продолжаться 25-50 лет, в зависимости от характеристик почвы, климатических условий и менеджмента. Удержание углерода в почве приносит пользу помимо удаления СО2 из атмосферы. Система No-Till сокращает необходимость использования горючего, сокращает эрозию почвы и увеличивает плодородие почвы, а также влагоудреживающую способность почвы. Полезное воздействие почвозащитного земледелия на содержание органического углерода, однако, может нивелироваться, если почва будет обработана плугом, даже спустя длительное время применения почвозащитного земледелия (Gilley and Doran, 1997; Stockfisch et al., 1999). Stockfisch et al (1999) сделали вывод, что стратификация и накопление органического вещества в результате долгосрочного использования минимальной обработки были полностью утрачены после единственного использования механической обработки с переворачиванием пласта почвы во время относительно мягкой зимы. Механическая обработка ускоряет окисление С, увеличивая аэрацию почвы и контакт с пожнивными остатками, а это ускоряет эрозию почвы, подвергая ее влиянию ветра и дождя (Grant 1997). Несколько экспериментов, проведенных в Северной Америке, показали более высокий уровень содержания органического углерода в почве при почвозащитном земледелии по сравнению с традиционной обработкой (Doran, 1980; Doran et al.1987; Rasmussen and Rohde, 1988; Tracy et al. 1990; Havlin et al. 1990; Kern and Johnson, 1993; Lafond et al., 1994; Reicosky et al., 1995; Reicosky, 2001b). Подобно преимуществам NT, опубликованным в Северной Америке, Бразилии и Аргентине (Lal, 2000; Sa et al., 2001), несколько исследований отметили высокий потенциал удержания органического углерода на европейских почвах. При анализе 17 европейских экспериментов с обработкой почвы, Smith и др. (1998) обнаружили, что среднее увеличение уровня органического углерода при переходе с традиционной обработки на NT был 0.73 ±0.39% в год, а также то, что органический углерод может достичь нового баланса через приблизительно 50-100 лет. Анализ некоторых долгосрочных экспериментов в Канаде (Dumanski et al., 1998) показал, что органический углерод в почве можно удерживать в течение 25-30 лет на уровне 50-75 г С/м2/год, в зависимости от типа почвы в хорошо удобренном черноземе и почве Luvisol, которые постоянно засевали зерновыми и сеном. Анализ этих канадских экспериментов акцентировал внимание на севооборотах, в отличие от обработки почвы, и является уникальным в том, что он учитывал нормы удержания С в зависимости от типа почвы. На глобальном уровне, West и Post (2002) высказались, что нормы удержания С в почве при переходе на технологию NT может дать реакцию позже, достичь пика удержания через 5-10 лет, а потом снизиться до почти 0 через 15-20 лет, основываясь на результатах регрессионного анализа. Это согласуется с обзором, сделанным Lal и др. (1998), который основывался на результатах, полученных Franzluebbers и Arshad (1996) о том, что увеличение уровня органического углерода может быть маленьким или его практически может не быть, в первые 2-5 лет после смены технологии обработки, затем идет большое увеличение через 5-10 лет. Cambell и др. (2001) сделал вывод, что системы севооборотов, включающих пшеницу в Канаде, достигнут баланса после перехода на NT через 15-20 лет, при условии, что условия окружающей среды в среднем останутся на постоянном уровне. Lai и др. (1998) оценивает, что удержание С может продолжаться в течение 25-30 лет. Различные уровни удержания С могут быть обусловлены частично за счет различных севооборотов и их диверсификации. Концепция о том, что способность накапливать углерод имеет пределы, сейчас пересматривается. Это имеет большое значение для продуктивности почвы и потенциала использования почвы для увеличения накопления С и сокращения выброса парниковых газов в атмосферу. Многие обрабатываемые и деградировавшие почвы могут быть потенциальными накопителями атмосферного СO2. однако, накопление С в почве не увеличивается со временем при увеличении внесения С, а достигает верхнего предела или уровня насыщения углеродом, что определяет предел массива С в почве (Goh, 2004) . связь между ТО и NT в плане их влияния на содержание С в почве все еще подлежит обсуждению и более четкому определению массива С. Связь между изменениями, вызванными обработкой почвы в структуре почвы и последующее влияние этого процесса на потери С, было пересмотрено Six и др. (2002) в рамках вновь предложенной концепции насыщения С. Они разграничивают органическое вещество в почве, которое защищено от распада различными механизмами от органического вещества, которое не защищено, а также обсуждают влияние изменений в способе обработке почвы на процессы, влияющие на выпуск углерода. Эта новая модель определяет способность почвы к насыщению С или максимальный потенциал почвы удерживать С, что обосновано физико-химическими свойствами почвы и отличный от модели, в которой говорится, что увеличение С в почве увеличивается линейно в зависимости от внесения углерода. Предположительно, эта способность почвы насыщаться углеродом будет определяться почвенными, климатическими и управленческими особенностями. Это приводит к изменению понимания процесса удержания С, а также того, что природный лимит, зависящий от почвы, может существовать как в естественных, так и в обрабатываемых почвах. На этот анализ накладывается еще и роль гломалина - клейкой субстанции, выделяемой гифами грибов, которая помогает склеивать агрегаты почвы воедино (Nichols and Wright, 2004). No-Till - единственная технология, которая помогает успешно увеличивать количество гифов грибов, которые выделяют гломалин. Следующей задачей исследования является определить, будут ли уровень насыщения С и гломалин значительно отличаться во всем профиле систем ТО и NT. Предположительно, благодаря меньшему разрушению почвенных агрегатов, NT может иметь преимущества по сравнению с ТО. Окончательный ответ требует дальнейшего исследования. Сельское хозяйство также изменяет земной цикл азота. Благодаря внесению азотных удобрений, ежегодному посеву, монокультуре и неправильному управлению водными ресурсами, азот может теряться в земле, поверхностных водах или атмосфере. Оксид азота (N2O) - обычный выброс с сельскохозяйственных полей является сильным парниковым газом (в 310 раз сильнее, чем СО2), концентрация которого увеличилась в атмосфере на 15% в течение последних несколько веков (Mosier и др., 1998). Сокращения выбросов этого газа можно достичь посредством правильного менеджмента, а также при правильном управлении орошением, т.к. N2O генерируется как при аэробных условиях (когда происходит нитрификация), так и при анаэробных условиях (когда происходит денитрификация) в почве. Из-за плотной связи циклов N и С, изменения в уровнях удержания С и земные экосистемы напрямую повлияют на процесс обращения N в почве и биосферно-атмосферный обмен газообразными соединениями N. Основываясь на некоторых данных, увеличение выброса N2O может быть тесно связано с увеличением удержания С (Robertson, et al. 2000; Mosier et al. 1991; Vinther, 1992; Mackenzie et al. 1998). Если NT действительно является жизнеспособной системой, она должна смягчать общее влияние внедрения NT, сокращая потенциал глобального потепления, обусловленного движением всех парниковых газов, включая N2O и СН4 (метан). Six и др. (2004) оценили потенциал смягчения глобального потепления при внедрении технологии NT в регионах с умеренными климатическими условиями, собирая все данные, говорящие о различиях в движении С, N2O и СН4 (почвенного происхождения) при технологии традиционной обработки и NT. Их анализ указал на то, что как минимум в первое десятилетие переход с традиционной обработки на NT увеличит выброс N2O во влажных условиях и немного ниже уровень выброса будет в сухих условиях, что отсрочит потенциальную возможность накопления С; а через 20 лет выброс N2O вернется на уровень традиционной обработке или даже будет ниже. Они обнаружили, что выбросы N2O, несущие высокий потенциал глобального потепления обусловливают в основном тенденцию потенциала глобального потепления, подсказывая, что правильное управление N необходимо для понимания всей пользы от накопления С в почве с целью смягчения глобального потепления. Они с осторожностью высказались о том, что развитие технологии NT сократит выбросы парниковых газов, а также о том, что радиоактивные условия в настоящий момент требуют дополнительных размышлений, помимо рассуждений о пользе удержания С. Они говорят, что необходимо оценить долгосрочное, а также краткосрочное влияние различных технологий управления N на длительное снижение выбросов N2O при No-Till, эти результаты говорят о необходимости более детального исследования выбросов N2O во время перехода от традиционной обработки к No-Till, а после того, как был достигнут новый баланс, как правильно оценить влияние вымещения С на глобальное потепление. В литературе содержится большое количество свидетельств о том, что интенсивная обработка снижает уровень С в почве и поддерживает концепцию широкого внедрения новых и улучшенных форм почвозащитного земледелия или прямого посева для сбережения или увеличения уровней органического вещества в почве (Lal et al., 1998; Paul et al., 1997; and Reicosky et al., 1995). Принимая во внимание потери С при интенсивном сельском хозяйстве, обращение вспять снижающихся уровней С при снижении интенсивности обработки почвы будет полезно не только для сельского хозяйства, но и для населения всей Земли, обеспечивая лучший контроль баланса С в мире (Houghton et al., 1983; Schlesinger et al., 1985). Польза почвозащитного земледелия и прямого посева для окружающей среды и экономики приводят к необходимости пересмотра их в свете разработки улучшенных управленческих технологий для устойчивого производства. Однако польза NT для сохранения органического углерода в почве может зависеть от почвы и местности, в свою очередь увеличение уровня органического углерода в почве может быть непостоянным на легких почвах и почвах с плохим дренажем (Wander et al., 1998). Six и др. (2004) обнаружили сильную временную зависимость снижения уровня выброса парниковых газов при NT. В исследовании было показано, что снижение уровней выброса парниковых газов при внедрении NT намного изменчивее и сложнее, чем считалось ранее. В Бразилии большая часть (но не все) исследований указывают, что внедрение нулевой обработки увеличивает уровень органического вещества в почве (Bayer, et al., 2000a, b; Sa et al., 2001). Sisti et al. (2004) оценили изменения в уровне С в почве в 13-и летнем исследовании, сравнивая три различных севооборота при НО и ТО в глинистых образцах почвы Oxisol на глубине 100 см. они обнаружили при постоянной последовательности озимой пшеницы и сои, накопление С в почве на глубине 100 см значительно не отличались при НО от уровня С при ТО. Однако в севообороте с викой, накопленный углерод в почве при НО был значительно выше, чем при ТО. Они сделали вывод, что фиксация N бобовой культурой было главным фактором, обусловившим наблюдаемое накопление С в почве при НО. Результаты подтверждают необходимость диверсификации севооборотов, особенно включение бобовых культур, которые дают органический N при НО для накопления С в почве. Динамика природы соотношения C:N может потребовать внесения дополнительного органического N для увеличения удержания С на заданной глубине. Sisti и др. (2004) обнаружили, что основной прирост N был на глубине ниже подплужной подошвы, наталкивая на мысль о том, что основная часть накопленного С в почве получалась из остатков корней культур. Растениеводческие системы и внесение N удобрений влияют на биомассу растений, частично контролируя внесение органического С в органическое вещество. Дальнейшая работа в Бразилии отражает важность управления влиянием почвы и культур на потерю С и N на глубине 1 м (Diekow et al. 2005). Они оценили потери С и N в период традиционной обработки, которая осуществлялась на естественном пастбище, и на 17-летнем NT в системе зерновые-бобовые с различными уровнями внесения N удобрений для увеличения запасов С и N. При внесении N удобрений запасы С и N в севообороте овес/кукуруза были стабильны с течением времени. Однако они обнаружили увеличение запасов С и N за счет более высокого количества пожнивных остатков в системах, где присутствовали бобы. Долгосрочная система NT с использованием бобовых культур восстановило запас С и N в ранее культивируемой почве до изначальных значений природного пастбища. Азот и пожнивные остатки бобовых в севообороте эффективнее накапливали С в почве, по сравнению с внесением неорганического N из удобрений на злаковые культуры. Вдобавок, азот бобовых культур не требует использования горючего для производства азотных удобрений. Основные изменения в почве происходили на поверхности; однако более глубокие слои были важны для накопления С и N, что ведет к улучшению качества почвы и окружающей среды. Что такое Киотский протокол? Киотский протокол - международное соглашение, устанавливающее цели для промышленных стран по снижению выброса парниковых газов и предоставляющее экономические стимулы для адекватного управления углеродом. Киотский протокол является поправкой к Конвенции ООН об Изменениях климата (UNFCCC), международное соглашение о глобальном потеплении. Этот протокол заново подтверждает разделы UNFCCC. Страны, подписывающие этот протокол, обязуются снизить выбросы СО2 и пять других парниковых газов или включиться в торговлю выбросами, если они не могут снизить свои выбросы или наоборот увеличивают их, что непосредственно связано с парниковым эффектом. Считается, что частично именно эти газы приводят к парниковому эффекту - рост температур, что может обернуться катастрофой для жизни на Земле. Юридическое название документа, который подтверждает UNFCCC - Киотский протокол к Конвенции ООН об Изменениях климата. (http://www.cnn.com/SPECIALS/1997/global,warminz/stories/treaty/). Переговоры по поводу протокола велись в Киото, Япония в декабре 1997. Протокол был открыт для подписей 16 марта 1998 и закрыт 15 марта 1999. Соглашение вступило в силу 16 февраля 2005 после его официального принятия Россией 18 ноября 2004. Детальные требования по учету С все еще разрабатываются Международной Комиссией по Изменениям Климата (IPCC) при UNFCCC. IPCC сейчас разрабатывает Руководство по оптимальным методам и управлению неясностями в Национальных запасах парниковых газов. Этот документ планируется направить на девятую конференцию сторон (СОР9) в UNFCCC. Любой документ по учету С, выпущенный до появления вышеуказанного документа, нужно будет изменить, чтобы он соответствовал документу IPCC до того, как кредиты С, вырабатываемые С накопителями, будут использованы в режиме торговли выбросами по Киотскому соглашению. Концепцию углеродных кредитов в рамках Киотского соглашения можно рассматривать с разных сторон; Механизм разработки очистки (CDM) - проект между странами приложения 1 и приложения 2. Совместное внедрение (Л) проекта между странами Приложения 1, Торговля выбросами (ЕТ), позволяющая передавать разрешенное количество единиц по всему миру и внутренняя торговля углеродными кредитами. Два типа углеродных кредитов и рынков позволяют внедрить Единицы Снижения Выбросов (ERU), которые более постоянны по своей природе и могут быть проданы как товар. Единицы удаления выбросов (RMU) не являются постоянными и поэтому должны рассматриваться как аренда. Протоколом установлен срок выполнения с 2008 по 2012 год. Тридцать промышленных стран, которые подписали обязательства снижения выбросов, должны доказать, что они выполнили условия в среднем в течение 5 лет. Киотский протокол направлен на снижение глобальных выбросов парниковых газов этими 30 странами на 5.2% от уровня 1990 (Grubb и др. 1999). В настоящее время кредиты по углероду в почве признаны, но не рассматриваются как часть Киотского протокола. Развитие рынков торговли углеродом предоставит экономический стимул, которые, в конце концов, позволят использовать кредиты углерода в почве вместе с прибылями. В настоящий момент существует определенная неуверенность у инвесторов и потенциальных инвесторов в лесные накопители С относительно определенных правил внедрения положений о накопителях в Киотском протоколе. Инвесторы и потенциальные инвесторы в накопители С должны знать, что существует неопределенность на международном уровне. Административные затраты и затраты на сделки играют важную роль при определении системы торговли кредитами С. Ожидается, что стоимость этих регионов будет снижаться благодаря усовершенствованиям технологии и услуг по измерению и регистрации удержанного С, консультантам в частном секторе, экономике масштабов, а также появлению рыночных механизмов и стратегии, например, накопление С. Существует определенный риск при продаже С кредитов до появления международной системы торговли, а те, кто будут участвовать в ранних стадиях торговли, должны четко оговаривать ответственности и обязательства. Однако следует внимательно подходить к составлению политики этого процесса, чтобы избежать превратных экономических и экологических последствий, а также для предоставления максимальной пользы обществу. Политика управления водой и углеродом. Политика сельского хозяйства должна играть ведущую роль в агроэкологических инструментах, поддерживающих устойчивое развитие сельскохозяйственных регионов с ограниченными водными ресурсами, а также реагировать на растущие требования к экологическим службам. Защита окружающей среды и природы требуют определенных навыков в управлении и создают дополнительную работу и затраты фермерам, но ни в каком другом секторе нельзя достичь так много при таких минимальных затратах. Мы больше не должны воспринимать работу, проводимую фермерами по защите окружающей среды как само собой разумеющееся, наоборот, мы должны разработать механизмы финансового стимулирования таких фермеров. Фермеры, использующие почвозащитное земледелие должны зарабатывать, защищая окружающую среду, т.к. в этом заключается их основной экономический интерес - сохранить природные ресурсы для будущего. Настоящее экономическое преимущество можно будет оценить тогда, когда мы выделим денежное вознаграждение за улучшение окружающей среды. На наш взгляд экономически выгоднее начинать защищать окружающую среду с самого начала, а не исправлять то, что уже наделано, а во многих случаях исправить ничего не возможно. Почвозащитное земледелие без интенсивной обработки может играть ведущую роль в удержании С и сохранении почвенной влаги, обеспечивая долгосрочные экономические и экологические преимущества. Существует четыре возможности, которые должны быть использованы политиками для предотвращения деградации почвы и загрязнения воды. Эти возможности включают: 1) сохранять и улучшать качество почвы - первый шаг на пути к улучшению окружающей среды; 2) увеличить эффективность использования питательных веществ, пестицидов и орошения на ферме; 3) увеличение сопротивляемости ферм эрозии и оттоку влаги; 4) больше использовать площадь полей и буферных зон ландшафта. Реализация этих возможностей зависит от способности и желания фермеров изменять их технологии производства и управления. Однако производители не делают изолированных изменений в технологиях. Изменение в одной производственной или управленческой технологии повлияет на другие компоненты системы, которой управляет фермер. Программы и политики, которые преследуют эти четыре возможности, должны тоже быть системными. Сельскохозяйственные технологии, используемые для увеличения удержания С в почве, включают некоторые из наиболее современных почвозащитных и производственных технологий. No-Till, например, является одной из наиболее сильных способов удержания С. No-Till внедряется ведущими производителями за его способность увеличить производство там, где ограничены водные ресурсы, где необходимо снизить использование горючего, а также снизить потери почвы из-за эрозии, а также помогает удерживать С и сокращать выброс парниковых газов. Почвозащитное земледелие с увеличенными уровнями С в почве и управление водными ресурсами является всесторонне выгодной стратегией. Сельское хозяйство выигрывает за счет улучшения устойчивости производства продуктов питания и клетчатки. Общество выигрывает, потому что улучшается качество окружающей среды. Окружающая среда выигрывает, т.к. улучшается качество почвы, воздуха и воды, что увеличивает количество углерода в почве, а это приводит к увеличению эффективности использования водных ресурсов. Выводы. Прямой посев, связанный с удержанием С может привести к улучшению качества воды и воздуха, улучшению ареола жизни дикой природы и снизить влияние выброса парниковых газов, а возможно, и быть источником дополнительного дохода для украинских фермеров. Само по себе удержание углерода не решит проблему изменений климата, но т.к. мы ищем новые технологические решения, экономические стимулы, позволяющие нам получать энергию при снижении загрязнения, а также, т.к. мы продолжаем исследования причин и потенциальных эффектов изменения климата, это имеет смысл в том случае, когда мы улучшаем естественные процессы, которые (как мы уже знаем) приносят пользу при снижении выброса парниковых газов, особенно, если эти процессы улучшают также качество воды, плодородие почвы и ареал дикой жизни. По мере изменения менеджмента, преимущества улучшения качества почвы и воды могут проявиться несколькими способами, т.к. мы лучше оцениваем углерод. Во-первых, улучшается структура почвы, она становится более стабильной и менее подвержена эрозии и покрытию коркой. Улучшается инфильтрация воды, т.е. меньше оттока. По мере увеличения уровня органического вещества, значительно увеличивается содержание воды и питательных веществ в почве. Культуры будут лучше выживать в засушливые годы, т.к. улучшилась инфильтрация и влагоудерживающая способность почвы. Органическое вещество в почве и связанная с ним биологическая популяция увеличится в активности и в количестве при диверсифицированных севооборотах. Улучшения можно ожидать и в качестве воды, т.к. сокращается уровень осадка и питательных веществ в поверхностных водах благодаря лучшему образованию агрегатов почвы, улучшается качества воздуха (нет пыли), снижается количество аллергенов и патогенов в воздухе и в производстве. Принятие Киотского протокола даст экономический стимул для более быстрого внедрения методов почвозащитного земледелия. Принятие задач сохранения безопасности продуктов питания путем заделки С в планировании почвозащитных методов демонстрирует нашу обеспокоенность по поводу глобальных ресурсов и желание работать в гармонии с природой. Эта обеспокоенность отображает положительную роль почвозащитного сельского хозяйства, которое будет в значительной мере влиять на самовозобновляемость и качество нашей будущей жизни. Список литературы: Bayer, С, L. Martin-Neto, J. Mielniczuk, and С. A. Ceretta. 2000a. Effect of no-till cropping systems on soil organic matter in a sandy loam Acrisol from southern Brazil monitored by electron spin resonance and nuclear magnetic resonance. Soil Till. Res. 53:95-104. Bayer, C, J. Mielniczuk, T.J.C. Amado, L. Martin-Neto, and S.V. Fernandes. 2000b. Organic matter storage in a sandy loam Acrisol affected by tillage and cropping systems in southern Brazil. Soil Till. Res. 54:101-109. Blevens, R.L., and W.W. Frye, 1993. Conservation tillage: An ecological approach to soil management. Adv. Agron. 51:37-78. Cambardella, C.A., and E.T. Elliott. 1992. Particulate soil organic matter changes across a grassland cultivation sequence. Soil Sci. Soc. Am. J. 56:777-783. Campbell, C.A., F. Selles, G.P. Lafond, and R.P. Zentner. 2001. Adopting zero tillage management: impact on soil С and N under long-term crop rotations in a thin Black Chernozem. Can. J. Soil Sci. 81:139-148. Dick, W.A., D.A. Van Doren, G.D. Triplett, Jr., and J.E. Henry. 1986a. Influence of long-term tillage and crop rotation combination on crop yields and selected soil parameters. The results obtained for a Typic Fragiudalf soil. Res. Bull. 1180. OSU and OARDC, Wooster, Ohio. Dick, W.A., D.A. Van Doren, G.D. Triplett, Jr., and J.E. Henry. 1986b. Influence of long-term tillage and crop rotation combination on crop yields and selected soil parameters. II, The results obtained for a Typic Fragiudalf soil. Res. Bull. 1181. OSU and OARDC, Wooster, Ohio. Diekow, J., J. Mielniczuk, H. Knicker, C. Bayer, D.P. Dick, and I. Kogel-Knabner. 2005. Soil С and N stocks as affected by cropping systems and nitrogen fertilization in a southern Brazil Acrisol managed under no-tillage for 17 years. Soil Till. Res. 81:87-95. Doran, J.W. 1980. Microbiai changes associated with residue management with reduced tillage. Soil Sci. Soc. Am. J. 44:518-524. Doran, J.W., D.G. Fraser, M.N. Culik, and W.C. Leibhardt. 1987. Influence of alternative and conventional agricultural management on soil microbiai processes and N availability. Am. J. Alternative Agric. 2:99-106. Dumanski, J., R.L. Desjardins, C. Tarnocai, D. Monreal, E.G. Gregorich, V. Kirkwood, and C.A. Campbell. 1998. Possibilities for future carbon sequestration in Canadian agriculture in relation to land-use changes. Clim. Change 40:81-103. Edwards, J.H., C.W. Wood, D.L. Thurlow, and M.E. Ruf. 1992. Tillage and crop rotation effects on fertility status of a Hapludalt soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 56:1577-1582. Follett, R.F. 2001. Soil management concepts and carbon sequestration in cropland soils. Soil Till. Res. 61:77-92. Grubb, M., С Vrolijk, and D. Brack. 1999. The Kyoto Protocol -A guide and assessment. London: Earthscan.. Franzluebbers, A.J., and M.A. Arshad. 1996. Soil organic matter pools during early adoption of conservation tillage in northwestern Canada. Soil Sci. Soc. Am. J. 60:1422-1427. Frye, W.W. 1984. Energy requirements in no tillage, p. 127-151. In R.E. Phillips and S.H. Phillips (ed.) No-tillage agricultural principles and practices. VanNostrand Reinhold, New York. Garcia-Torres, L., J. Benites, and A. Martinez-Vilela. 2001. Conservation agriculture: A worldwide challenge. Proc. World Congr. Conservation Agriculture, 1st, Madrid, Spain. 1-5 Oct., 2001. XUL, Cordoba, Spain, pp 387. Gilley, J.E., and J.W. Doran. 1997. Tillage effects on soil erosion potential and soil quality of a former conservation reserve program site. J. Soil Water Conserv. 52:184-188. Goh, K.M. 2004. Carbon sequestration and stabilization in soils: implications for soil productivity and climate change. Soil Sci. Plant Nutr. 50:467-476. Havlin, J.L., D.E. Kissel, L.D. Maddux, M.M. Classen, and J.H. Long. 1990. Crop rotation and tillage effects on soil organic carbon and nitrogen. Soil Sci. Soc. Am. J 54:448-452. Kern, В., and M.G. ibhnson. 1993. Conservation til lage impacts on national soil and atmospheric carbon levels. Soil Sci. Soc. Am. J 57:200-210. Lfond, G.P., Hk. Bksen, IA. beppky, and D Struthers. 1994. An agronomic evaluation of conservation tillage systems and continuous cropping in East Central Saskatchewan. J Soil Water Consver. 49:387-393. Ы, R. 2004. Carbon emission from farm operations. Environ. Int. 30:981-990. Ы, R. 1989. Conservation tillage for sustainable ag riculture: Tropics vs temperate environments. Adv. Agron. 42:1073-1082. il, R. 1997. Residue management, conservatio n tillage and soil restoration for mitigating greenhouse effect by CO2 enrichment. Soil Till. Res. 43:81-107. M, R. 1984. Soil erosion from tropical ar able lands and its control. Adv. Agron. 37:183-248. Lai. R. 2000a. World cropland soils as a source or sink for atmospheric carbon. Adv. Agron. 71:145-191. Lai, R. 2000b. A modest proposal for the year 2001: we can control greenhouse gases in the world....... with proper soil management. Journal of Soil and Water Conservation 55(4):429-433. Lai, R., J.M. Kimble, R.F. Follet, and V. Cole. 1998. Potential of U.S. cropland for carbon sequestration and greenhouse effect mitigation. Ann Arbor Press, Chelsea, MI, 128 pp. Lai, R., T.J. Logan, D J. Eckert, W.A. Dick, and M.J. Shipitalo. 1994a. Conservation tillage in the corn belt of the United States, p. 73114. In M.R. Carter (ed). Conservation Tillage in Temperate Agroecosystems. CRC Press, Boca Raton, FL. Lai, R., A.A. Mahboubi, and N.R. Fausey. 1994b. Long-term tillage affects on Mollic Ochraqualf in northwestern Ohio. III. Soil nutrient profile. Soil Till. Res. 15:371-382. Logan, T.J., R. Lai, and W.A. Dick. 1991. Tillage systems and soil properties in North America. Soil Tillage Res. 20:241-270. McKenzie, A.F., M.X. Fan, and F. Cardin. 1998. Nitrous oxide emission in three years as affected by tillage, corn-soybeans-alfalfa rotations and nitrogen fertilization. J. Environ. Qual. 27:698-703. Mosier, A., C. Kroez, C. Nevison, O. Oenema, S. Seitzinger and O. Van Cleemput. 1998. Closing the global N2O budget: nitrous oxide emissions through the agricultural nitrogen cycle. Nutr. Cycl. Agroecosys. 52:225-248. Mosier, A., D. Shimel., D. Valentine, K. Bronson, and W. Parton. 1991. Methane and nitrous oxide fluxes in native, fertilized and cultivated grasslands. Nature 350:330-332. Nichols, K.A. and S.F. Wright. 2004. Contributions of soil fungi to organic matter in agricultural soils, p. 179-198. In F. Magdoff and R. Weil (ed.) Functions and management of soil organic matter in Agroecosystems. CRC Press, Boca Raton, FL. Paul, E., K. Paustian, E.T. Elliott, and C.V. Cole, (ed.) 1997. Soil organic matter in temperate agroecosystems: Long-term experiments in North America. CRC Press, Boca Raton, FL. Rasmussen, P.E., and C.R. Rohde. 1988. Long-term tillage and nitrogen fertilization affects on organic N and С in a semi-arid soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 44:596-600. Reicosky, D.C. 2001a. Conservation agriculture: Global environmental benefits of soil carbon management, p. 3-12. In L. Garcia-Torres et al. (ed.) Conservation agriculture: A worldwide challenge. XUL, Cordoba, Spain. Reicosky, D.C. 2001b. Tillage-induced CO2 emissions and carbon sequestration: Effect of secondary tillage and compaction, p. 265-274. In L. Garcia-Torres et al. (ed.) Conservation agriculture: A worldwide challenge. XUL, Cordoba, Spain. Reicosky, D.C, S.D. Evans, C.A. Cambardella, R.R. Allmaras, A.R. Wilts, and D.R. Huggins. 2002. Continuous corn with moldboard tillage: Residue and fertility effects on soil carbon. J. Soil Water Conserv. 57(5):277-284. Reicosky, D.C, W.D. Kemper, G.W. Langdale, C.W. Douglas Jr., and P.E. Rasmussen. 1995. Soil organic matter changes resulting from tillage and biomass production. J. Soil Water Conserv. 50:253-261.
