Ученые выяснили, как снизить применение азотных удобрений на треть

Растущее население планеты нуждается в достаточном количестве продовольствия, производство которого приводит к внесению избыточных доз удобрений и повышению концентрации азота в сельском хозяйстве, что негативно сказывается на здоровье людей, климате и экосистемах.

Согласно исследованиям, представленным Технологическим институтом Карлсруэ (Германия), сегодняшнее производство сельскохозяйственных культур можно сохранить при гораздо меньшем глобальном использовании удобрений, при условии, что азотные удобрения будут использоваться более однородно на всех пахотных землях в мире.

Около 60% мирового потребления азотных удобрений в настоящее время используется для выращивания таких культур, как кукуруза, пшеница и рис. Эти растения нуждаются в азотных удобрениях для роста и получения больших урожаев. Однако чрезмерное количество удобрений попадает в почву и подземные воды или выбрасывается в атмосферу в виде закиси азота. Это загрязняет окружающую среду и способствует потере биологического разнообразия, изменению климата и разрушению озонового слоя.

Эта проблема особенно остро стоит в крупных сельскохозяйственных районах Северной Америки, Европы и Восточной Азии, где используется сравнительно большое количество азотных удобрений.

Исследователи смоделировали эффект от перераспределения использования азотных удобрений по всему миру. Были рассмотрены всевозможные объемы удобрений в разных странах и рассчитано общее производство кукурузы, пшеницы и риса в период с 2015 по 2030 год с помощью биогеохимической модели LandscapeDNDC.

Результаты исследования показывают, что мировое потребление азотных удобрений можно сократить на 32% за счет более однородного распределения при сохранении уровня производства зерна. Для этого азотные удобрения должны быть перераспределены из традиционных районов выращивания в Китае, Северной Америке и Европе в менее используемые районы, например в Африку к югу от Сахары.

В этом случае увеличение производства в указанных регионах компенсирует снижение производства в других. В результате использование азотных удобрений для производства пшеницы и кукурузы сократится на 45 и 33% соответственно, не влияя на мировые объемы производства. Кроме того, вымывание нитратов сократится на 71% для пшеницы и на 63% для кукурузы.

Согласно результатам исследования, более равномерное распределение азотных удобрений по мировым пашням уменьшило бы загрязнение азотом целый ряд сильно удобренных регионов, при этом сельскохозяйственные культуры можно будет выращивать ближе к месту их потребления.

На количество и качество урожая зерновых культур оказывает влияние не только внесение удобрений и уровень агротехники, болезни зерновых культур также являются лимитирующим фактором для получения высоких урожаев. Изучением и разработкой методов диагностики опасных фитопатогенов зерновых культур занимаются в научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР»), в дальнейшем разработки применяют в аккредитованных лабораториях ведомства.

Источник: Andrew Smerald et al, A redistribution of nitrogen fertiliser across global croplands can help achieve food security within environmental boundaries, Communications Earth & Environment (2023). DOI: 10.1038/s43247-023-00970-8