Решения, которые фермеры принимают весной и летом, могут значительно увеличить выбросы парниковых газов (ПГ) в конце зимы.
Это ключевой вывод из нового исследования Университета Вермонта, которое впервые показывает, что влияние решений фермеров об использовании навоза выходит за рамки вегетационного периода и влияет на выбросы в теплые зимние дни.
«Это может иметь большие последствия, поскольку зимы становятся теплее, а почвы оттаивают чаще», - сказала ведущий автор Кэрол Адэр из Школы окружающей среды и природных ресурсов им. Рубинштейна и Института окружающей среды Гунда.«Если пахотные земли переместятся дальше на север из-за потепления климата, это может увеличить вклад сельского хозяйства в глобальные выбросы парниковых газов».
Исследование, опубликованное в журнале Soil Science Society of America, содержит некоторые из первых измерений выбросов парниковых газов из сельскохозяйственных почв в Вермонте и подчеркивает важные компромиссы с современными методами ведения сельского хозяйства, такими как внесение навоза в почву.
Хотя известно, что решения фермеров о добавлении питательных веществ на свои поля влияют на выбросы парниковых газов в течение вегетационного периода, Адэр и его коллеги считают, что этот выбор имеет долгосрочные последствия: они могут увеличить выбросы мощных парниковых газов, особенно закись азота (N2O), во время зимних оттепелей.
Выбросы ПГ (CO2 и N2O) из сельскохозяйственных почв хорошо изучены в течение вегетационного периода, значительно реже зимой. Исследователи говорят, что понимание долгосрочных последствий управленческих решений становится все более важным, поскольку ожидается, что сельское хозяйство будет расширяться и интенсифицироваться в северных регионах по мере потепления климата.
«Внося навоз, фермеры пытаются поступать правильно и оставлять навоз на ферме, в почве и посевах, а также вне водоемов», - сказал Адэр. «Эти результаты, в сочетании с нашими предыдущими исследованиями, которые показали, что впрыск также увеличивает выбросы в течение вегетационного периода, предполагают, что могут быть важные компромиссы, которые следует учитывать при принятии решения о методе внесения навоза».
Выбросы ПГ являются результатом деятельности почвенных микробов, таких как бактерии, которые расщепляют навоз на питательные вещества, пригодные для использования сельскохозяйственными культурами. «В типичные зимы, когда почвы очень холодные, микробы в основном впадают в спячку, но они просто ждут подходящих условий, чтобы снова активизироваться», - сказал Адэр. «Когда почва немного прогревается или оттаивает, микробы просыпаются и быстро начинают производить парниковые газы».
Исследователи провели лабораторное исследование мерзлого грунта, собранного в ходе полевых испытаний в Вермонте. В сельскохозяйственные угодья в течение вегетационного периода вносились различные способы внесения навоза (разбрасывание, разбрасывание плюс заделка плугом и инъекция). В лаборатории исследователи подвергали керны почвы замораживанию, замораживанию/оттаиванию или оттаиванию в течение восьми дней.
Исследовательская группа обнаружила, что метод внесения навоза сильно повлиял на уровень выбросов CO2 и N2O - парниковый газ, примерно В 300 раз мощнее по удержанию тепла, чем CO2 - из почвы. Во время зимних оттепелей выбросы N2O из почв, вносимых навозом, до 20 раз превышали выбросы из почв с поверхностным разбрасыванием или разбрасыванием плюс внесение навоза плужным способом.
Выбросы CO2 и N2O были в восемь раз больше из оттаявших почв, чем из оставленных мерзлыми, но это варьировалось в зависимости от метода внесения навоза. Выбросы закиси азота от инъекционных почв были в 2-3 раза больше, чем от почв, разбросанных с навозом, и в 4-19 раз больше, чем от почв, разбросанных и распаханных. Тип внесения навоза также повлиял на CO2, но не так сильно, как на N2O.
У исследователей есть несколько теорий относительно того, почему выбросы парниковых газов выше при впрыскивании навоза, и они планируют дальнейшие исследования. «Микробы, производящие CO2 и N2O, нуждаются в углероде и нитратах, а внесение навоза на глубину 6-8 дюймов под поверхность почвы может увеличить их доступность. тех питательных веществ, сказал Adair. «Еще одна потенциальная причина заключается в том, что обработка внесением навоза изменяет микробные сообщества; может быть больше микробов, которые производят N2O в закачиваемых почвах».
«Это исследование дало нам невероятно полезную отправную точку для расширения этого исследования и позволило нам работать с большим количеством фермеров Вермонта», - сказала Линдсей Барбьери, аспирант Школы Рубенштейна и Института Гунда. «Вместе мы отслеживаем выбросы парниковых газов, наряду с качеством воды, урожайностью и другими измерениями, от сельскохозяйственных почв и методов. Это происходит непосредственно в поле, в течение более длительных периодов времени, поскольку мы работаем над тем, чтобы лучше понять сложности сельскохозяйственной деятельности. практика и роль выбросов парниковых газов в Вермонте."