Sposoby redukcji emisji dwutlenku węgla w rolnictwie

Obok wielu sektorów, które przyczyniają się do światowej gospodarki, rolnictwo jest liderem w niemal wszystkich. Szacuje się, że w samej gospodarce USA uprawy, owoce morza, a nawet hodowla zwierząt generują ponad 14 biliony dolarów rocznie.

Gdy dodamy do tego usługi gastronomiczne i inne rodzaje produktów związanych z rolnictwem, całkowity wpływ na produkt krajowy brutto szacuje się na ponad 14 biliony 750 miliardów dolarów.

Mając to na uwadze, rolnictwo, wraz z rybołówstwem, w dużej mierze zależy od klimatu. Zmiany, a zwłaszcza wzrost stężenia dwutlenku węgla (CO₂) i temperatury, prawdopodobnie wpłyną na wielkość zbiorów w niektórych regionach świata.

Ogólne zmiany klimatu mogą sprawić, że uprawa roślin, hodowla zwierząt, a nawet połowy ryb staną się na całym świecie niezwykle trudne.

Sposoby redukcji emisji dwutlenku węgla w rolnictwie

Emisję dwutlenku węgla w rolnictwie można obniżyć, stosując szereg efektywnych metod w systemach rolniczych. Najważniejszym z nich jest obniżenie emisji gazów cieplarnianych, w tym węgla, a nawet azotu. Poniżej przedstawiono kilka sposobów na obniżenie tego typu emisji w rolnictwie:

Zarządzanie obornikiem i zwierzętami gospodarskimi

Zarządzanie obornikiem i hodowlą zwierząt odgrywa kluczową rolę w kontrolowaniu ilości dwutlenku węgla, a nawet innych emisji powstających w rolnictwie.

Poniżej przedstawiono kilka sposobów, które można wdrożyć, aby przyczynić się do ograniczenia emisji pochodzących z obornika i hodowli zwierząt:

• Zastosuj rotacyjny wypas, aby poradzić sobie z węglem zawartym w glebie
• Przyjmij dodatki do pasz dla zwierząt gospodarskich
• Wybieraj paszę lepszej jakości, która zmniejsza ilość metanu wytwarzanego w procesie fermentacji jelitowej
• Ostrożnie obchodź się z obornikiem, aby ograniczyć ilość metanu i podtlenku azotu. W tym celu przykryj wszystkie obiekty do przechowywania obornika, zoptymalizuj wykorzystanie obornika za pomocą planów zarządzania składnikami odżywczymi, a nawet zapobiegaj wydostawaniu się metanu i jego spalaniu w miejscu przechowywania obornika.

Ochrona gleby i usuwanie węgla

Ekosystemy rolnicze znane są z utrzymywania wysokiego poziomu węgla. Poniżej przedstawiamy kilka metod, które można zastosować, aby uniknąć wzrostu zawartości węgla:

• Obniżanie uprawy
• Obniżanie gołego ugoru
• Opracowywanie systemów agro-leśnych
• Zwiększenie wzrostu rośliny okrywowe
• Wspieranie wypasu rotacyjnego
• Zarządzanie poziomem azotu i węgla poprzez planowanie zarządzania składnikami odżywczymi
• Wśród kilku innych metod

Czym jest CO₂ i inne gazy?

Czy zastanawiałeś się kiedyś, czym jest dwutlenek węgla i skąd się bierze? Otóż, definiuje się go po prostu jako gaz cieplarniany, który nie szkodzi w małych ilościach lub w niskich stężeniach i jest wytwarzany naturalnie.

W wyższych stężeniach może on wpływać na wskaźniki produktywności, a nawet na sen. Poza tym gaz ten jest zawsze wytwarzany w pomieszczeniach zamkniętych wraz z wdychanym przez nas powietrzem, a jego stężenie kumuluje się w pomieszczeniach zamkniętych, gdzie wentylacja jest znacznie słabsza.

Dlaczego CO₂ jest ważny?

Dwutlenek węgla składa się z jednej części węgla i dwóch pozostałych części tlenu. Gaz ten znalazł się na liście gazów niezbędnych dla planety, ponieważ jest wykorzystywany przez rośliny do wytwarzania węglowodanów w procesie znanym jako fotosynteza.

Zarówno ludzie, jak i zwierzęta są w dużym stopniu zależni od roślin jako źródła pożywienia, dlatego fotosynteza jest kluczowa dla przetrwania wszelkich form życia na Ziemi.

Skąd bierze się CO₂?

Poziom dwutlenku węgla w pomieszczeniach wynika głównie z połączenia CO₂ na zewnątrz, oddychania wewnątrz budynku oraz ogólnej wydajności wentylacji budynku. Im bardziej energooszczędne i szczelne są budynki, tym mniej świeżego powietrza znajduje się w budynku.

Wiele, a może prawie wszystkie, obecnie budowane i użytkowane systemy wentylacyjne, w celu zmniejszenia zużycia energii recyrkulują powietrze, wypychając zanieczyszczone powietrze zamiast generować nowe. W rezultacie powstaje wysoki poziom CO₂, a powietrze w pomieszczeniach ma niską jakość.

CO₂ jako przyczyna zmiany klimatu

Z pewnością słyszałeś o emisji CO₂ w kontekście globalnego ocieplenia. Wraz ze wzrostem poziomu CO₂ w powietrzu w wyniku spalania paliw kopalnych, efekt ocieplenia ma większe szanse na zmianę klimatu Ziemi.

Zmiany klimatyczne zaburzają również równowagę temperaturową Ziemi i mają daleko idące skutki zarówno dla ludzi, jak i dla środowiska.

Uzyskuje się rozróżnienie między bezpośrednim a pośrednim wpływem zmian klimatu. W systemie klimatycznym można wówczas dostrzec punkty krytyczne o nieprzewidywalnych, a nawet nieodwracalnych skutkach. Nie jest naukowo możliwe powiązanie każdego zjawiska pogodowego z obecną zmianą klimatu.

Można jednak statystycznie udowodnić, że globalne ocieplenie zwiększy prawdopodobieństwo wystąpienia ekstremalnych zjawisk pogodowych. Niektóre z bezpośrednich skutków antropogenicznych zmian klimatu nie ograniczają się do:

• Wzrost maksymalnych temperatur
• Wzrost temperatur minimalnych
• Wzrost temperatury oceanów
• Rozmrażająca wieczna zmarzlina
• Wzrost intensywnych opadów (ulewny deszcz, a nawet grad)
• Cofanie się i wycofywanie lodowców
• Zmniejszenie pokrywy lodowej i śnieżnej na Morzu Arktycznym
• Wzrost suszy i suszy
• Wzrost udziału ekstremalnych cyklonów tropikalnych

Niektóre pośrednie skutki zmian klimatycznych, które bezpośrednio oddziałują na nas i nasze środowisko, to m.in.:

• Wzrost głodu i problemów z wodą, szczególnie w krajach rozwijających się na całym świecie
• Groźba zbliżających się problemów w postaci powodzi, a nawet pożarów lasów
• Ryzyko i problemy zdrowotne zwiększają się wraz z częstotliwością, a intensywność ciepła staje się nadmierna
• Ekonomiczne skutki przeciwdziałania szkodom wtórnym spowodowanym zmianą klimatu
• Zwiększone rozprzestrzenianie się szkodników, a nawet patogenów
• Utrata różnorodności biologicznej spowodowana zmniejszoną zdolnością adaptacyjną i szybkością adaptacji flory i fauny
• Zakwaszenie oceanów, będące wynikiem zwiększonego stężenia HCO3 w wodzie w wyniku zwiększonego stężenia CO₂
• Wymagania adaptacyjne we wszystkich obszarach, takich jak leśnictwo, turystyka, rolnictwo i wiele innych, liczne zmiany zachodzące ze względu na zmiany w oceanach, pokrywach lodowych, a nawet globalnym poziomie mórz – w odniesieniu do przeszłych i przyszłych emisji gazów cieplarnianych na przestrzeni wieków, a nawet tysiącleci – są nieodwracalne.

Jak powstaje w rolnictwie?

Przemieszczając się i zmieniając jedną formę w drugą we wszystkich systemach rolniczych, gazy cieplarniane są pochłaniane i uwalniane w różnych odstępach czasu i na różnych poziomach.
Oprócz wcześniej omówionych sposobów, dwutlenek węgla może być uwalniany również na następujące sposoby:

• Gnijące rośliny
• Działania z udziałem owadów i mikroorganizmów występujących w glebie
• Spalanie paliw kopalnych

Dwutlenek węgla jest również pobierany przez rośliny w procesie fotosyntezy i magazynowany w roślinności i glebie w postaci węgla. Dwutlenek węgla przemieszcza się również przez atmosferę i krajobraz na następujące sposoby:

• Dwutlenek węgla wydostaje się z gleby poprzez rozkład roślin, owady, a także na skutek aktywności mikroorganizmów glebowych.
• Dwutlenek węgla powstaje w wyniku spalania paliw kopalnych i służy do wytwarzania ciepła, energii elektrycznej, a także paliwa.
• Dwutlenek węgla wytwarzany jest również przez zwierzęta i rośliny w procesie oddychania.
• Dwutlenek węgla pobierany jest przez drzewa, pastwiska, a także rośliny w procesie fotosyntezy i przekształcany w inne złożone związki węgla i tlen.
• Zwierzęta zużywają węgiel jedząc rośliny.
• Węgiel znajdujący się w resztkach organicznych, takich jak martwe korzenie, gałęzie, obornik i mocz, jest wchłaniany przez glebę.

Co zrobić, aby ograniczyć emisję dwutlenku węgla?

Każdego dnia zmiany klimatu są odczuwalne z łatwością, zwłaszcza przez rolników, a niestety niewielu z nich zna sposoby zapobiegania lub przeciwdziałania temu katastrofalnemu problemowi. Na szczęście istnieje jedno ukryte rozwiązanie, które pozwala obniżyć poziom gazów cieplarnianych w powietrzu – rolnictwo.

Obniżanie uprawy, regulacja płodozmian, uprawa większej ilości roślin okrywowych, a także integracja hodowli zwierząt z systemami produkcji roślinnej to niektóre ze sposobów, które okazały się skuteczne w ograniczaniu, a nawet zwiększaniu emisji dwutlenku węgla przez inne gałęzie przemysłu.

Zawarty węgiel jest później przekształcany w materię roślinną lub nawet organiczną materię glebową, co podnosi ogólną jakość gleby, a także dostosowuje jej zdolność do wytwarzania żywności niezbędnej w przyszłości.

Oprócz opisanych powyżej korzyści, wiadomo również, że te nakłady obniżają koszty. Korzystanie z tych rozwiązań to najlepszy sposób i jeden z głównych powodów, dla których zapewne zastanawiasz się, dlaczego wielu rolników na całym świecie zawsze nalegało na stosowanie starożytnych trendów rolniczych.

Istnieją również inne, praktyczne metody unikania strat gazów cieplarnianych, które zawsze wiążą się z poprawą produktywności gospodarstw rolnych. Wiele z nich polega na tworzeniu rolnictwo węglowe i kompensację emisji dwutlenku węgla.

Często zadawane pytania

1. W jaki sposób przedsiębiorstwa rolnicze mogą zmniejszyć swój ślad węglowy?

Firmy rolnicze mogą zmniejszyć swój ślad węglowy, wdrażając kilka strategii. Po pierwsze, mogą wdrożyć techniki rolnictwa precyzyjnego, aby zoptymalizować zużycie nawozów i pestycydów, minimalizując emisje.

Po drugie, przejście na zrównoważone praktyki rolnicze, takie jak rolnictwo ekologiczne czy uprawa konserwująca, może zmniejszyć zużycie energii i emisje. Ponadto inwestowanie w odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna lub wiatrowa, może pomóc w kompensacji emisji z działalności rolniczej.

Wreszcie, promowanie efektywnego gospodarowania wodą i poszukiwanie innowacyjnych technologii może jeszcze bardziej zwiększyć zrównoważony rozwój i zmniejszyć ślad węglowy w przedsiębiorstwach rolnych.

2. Jak powstaje podtlenek azotu w rolnictwie?

Podtlenek azotu (N2O) powstaje w rolnictwie głównie w dwóch procesach. Pierwszym z nich jest mikrobiologiczny rozkład nawozów azotowych, takich jak nawozy syntetyczne czy obornik, w glebie. Proces ten znany jest jako nitryfikacja i denitryfikacja.

Drugi proces zachodzi, gdy zwierzęta gospodarskie, zwłaszcza przeżuwacze, takie jak krowy, trawią pokarm i uwalniają bogate w azot odpady, które ulegają podobnym przemianom mikrobiologicznym w glebie lub systemach magazynowania obornika.

Procesy te przyczyniają się do produkcji i uwalniania podtlenku azotu, silnego gazu cieplarnianego mającego znaczący wpływ na zmianę klimatu.

3. Skąd bierze się węgiel?

Węgiel pochodzi z różnych źródeł. Występuje naturalnie w atmosferze ziemskiej w postaci dwutlenku węgla (CO2). Węgiel występuje również w organizmach żywych, w tym roślinach, zwierzętach i ludziach, ponieważ jest podstawowym składnikiem cząsteczek organicznych.

Ponadto węgiel gromadzi się w paliwach kopalnych, takich jak węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny, które powstały na przestrzeni milionów lat ze szczątków starożytnych roślin i organizmów.

Dzięki procesom naturalnym i działalności człowieka węgiel przemieszcza się między atmosferą, organizmami żywymi i geosferą Ziemi, tworząc cykl węglowy.

4. Jak udowodnić, że dwutlenek węgla jest niezbędny do fotosyntezy?

Aby zademonstrować konieczność obecności dwutlenku węgla w procesie fotosyntezy, możesz przeprowadzić prosty eksperyment. Weź dwie identyczne rośliny doniczkowe i umieść je w oddzielnych środowiskach.

W jednym środowisku wprowadź do powietrza normalny dwutlenek węgla, a w drugim wyeliminuj dwutlenek węgla. Po pewnym czasie obserwuj wzrost roślin.

Roślina mająca dostęp do dwutlenku węgla najprawdopodobniej będzie się rozwijać zdrowiej, co dowodzi, że dwutlenek węgla jest niezbędny do fotosyntezy, czyli procesu, w którym rośliny przekształcają energię świetlną w energię chemiczną z wykorzystaniem dwutlenku węgla i wody.