Увеличение интенсивности обработки почвы в США связано с устойчивостью сорняков к гербицидам и ведет к росту выбросов парниковых газов

Новое исследование, объединившее данные опросов и современное компьютерное моделирование, показало, что растущая тенденция к увеличению интенсивности обработки почвы при производстве кукурузы и сои в США в последние годы привела к росту выбросов парниковых газов с сельскохозяйственных полей.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Food, опиралось на многолетние данные опросов тысяч американских фермеров об их практике обработки почвы. Эти данные были использованы в сложных экосистемных моделях для оценки влияния решений по обработке почвы на выбросы парниковых газов, включая диоксид углерода и закись азота.

Данные опросов показывают, что фермеры меньше полагались на обработку почвы в период с 1998 по 2008 год, но эта тенденция начала меняться около 2009 года, когда интенсивность обработки почвы стала расти.

Связь с устойчивостью сорняков

По словам Чаоцюнь Лу, ведущего автора исследования, растущая устойчивость сорняков к распространенному гербициду глифосату, вероятно, способствовала увеличению обработки почвы. Появление в конце 1990-х генетически модифицированных культур, толерантных к гербицидам, позволило фермерам меньше зависеть от обработки почвы как метода борьбы с сорняками. Однако за последние десятилетия появилось все больше видов сорняков, устойчивых к гербициду, что снизило его эффективность и вновь сделало обработку почвы привлекательным вариантом. При увеличении интенсивности обработки больше углерода и азота, хранящихся в почве, высвобождается в атмосферу в форме парниковых газов.

"Наш регрессионный анализ предполагает, что эта тенденция коррелирует с широким внедрением гербицидоустойчивых культур до 2008 года и появлением устойчивости сорняков после 2008 года", — отметил Чаоцюнь Лу.

Динамика практик обработки почвы

Опросы включали вопросы о практике нулевой обработки (no-till), консервирующей (например, гребневая, мульчирующая) и традиционной (например, отвальный плуг, чизельный плуг, дисковая борона) обработки почвы.

• 1998–2008: Площади под нулевой обработкой для кукурузы выросли примерно на 12 млн акров, для сои — почти на 17 млн акров.
• 2009–2016: Площади под нулевой обработкой для кукурузы сократились почти на полмиллиона акров, для сои — почти на 6 млн акров. Площади под консервирующей обработкой для кукурузы и под консервирующей и традиционной обработкой для сои показали аналогичную динамику: снижение до 2008 года с последующим возвращением к прежним уровням к 2016 году.

Влияние на выбросы

Моделирование показало, что рост интенсивности обработки почвы с 2009 года нивелировал преимущества для смягчения выбросов парниковых газов, достигнутые в период их снижения с 1998 по 2008 год.

Интенсивная обработка почвы нарушает ее структуру, изменяет влажность и аэрацию, перемешивает растительные остатки, что вместе меняет скорость производства почвенных парниковых газов и позволяет большему их количеству высвобождаться.

Выводы и альтернативы

Исследование раскрывает взаимосвязь между устойчивостью сорняков, технологиями семеноводства и выбросами парниковых газов. Для борьбы с сорняками без увеличения выбросов предлагаются:

• Использование альтернативных гербицидов против устойчивых к глифосату сорняков.
• Чередование глифосата с другими средствами в течение лет.
• Диверсификация культур за пределами кукурузы и сои.

"Без эффективной стратегии контроля сорняков интенсивность обработки почвы может продолжать расти в будущем и подрывать достижения в смягчении выбросов парниковых газов от других сельскохозяйственных мероприятий", — заключил Чаоцюнь Лу.