Стратегии «умного» земледелия могут сократить выбросы закиси азота при выращивании кукурузы

Использование навоза от молочного скота и бобовых покровных культур в севооборотах может снизить потребность кукурузы в неорганических азотных удобрениях и защитить качество воды. Однако эти же практики могут способствовать выбросам закиси азота (N₂O) — мощного парникового газа.

К такому выводу пришли исследователи из Университета Пенсильвании, измерившие выбросы N₂O в фазах роста кукурузы в рамках двух севооборотов (кукуруза-соя и кормовой для молочного животноводства) при трёх разных режимах управления. Результаты показывают, как фермеры могут сократить количество азотных удобрений для кукурузы, экономя средства и снижая вклад в изменение климата.

Почему это важно? Хотя на N₂O приходится всего 7% выбросов парниковых газов в США, этот газ значительно мощнее диоксида углерода (CO₂) или метана (CH₄) в воздействии на климат. Он почти в 300 раз мощнее CO₂ и сохраняется в атмосфере более 100 лет.

Ключевые выводы исследования:

• Все источники азота (навоз, бобовые и удобрения) вносят вклад в выбросы N₂O.
• Время внесения — ключевой фактор. Выбросы достигали пика через несколько недель после внесения навоза и кратковременно после внесения удобрений.
• Внесение навоза после посадки кукурузы, ближе к началу активного поглощения азота растением, могло бы сократить выбросы.
• Техника припосевного (banded или side-dressed) внесения навоза под растущую культуру позволила бы снизить дозу неорганических удобрений, но такое оборудование пока не распространено.

Детали экспериментов:

1. Севооборот кукуруза-соя (no-till): Сравнивались выбросы N₂O при:

   • Поверхностном внесении навоза.
   • Неглубоком дисковом внесении (инжекции) навоза.
   • Внесении неорганического удобрения (жидкий нитрат аммония мочевины).
   • Результат: Инжекция навоза увеличила выбросы N₂O по сравнению с поверхностным внесением в один год исследования. Удобрение, внесённое по рекомендованной практике (в период роста кукурузы), позволило снизить общую дозу азота и привело к меньшим выбросам, чем инжекция навоза.

2. Шестипольный кормовой севооборот (no-till): Выбросы N₂O от кукурузы на силос или зерно сравнивались после разных предшественников:

   • Двухлетняя смесь люцерны и овсяницы.
   • Покровная культура малинового клевера.
   • Соя (для сравнения).
   • Результат: Выбросы N₂O в течение сезона выращивания кукурузы не различались между этими тремя вариантами с бобовыми предшественниками.

Перспектива: Синхронизация времени внесения органических азотных добавок (навоза) с периодом активного поглощения азота кукурузой — это возможность сократить выбросы N₂O в молочном животноводстве. Это также поможет культуре более эффективно использовать азот из навоза, уменьшая его потери в грунтовые воды.

Исследование опубликовано в журнале Nutrient Cycling in Agroecosystems. Работа проводилась в рамках более масштабного проекта «Dairy Cropping Systems», начатого в 2010 году и направленного на устойчивое производство кормов для типичной молочной фермы в Пенсильвании.