Коста-Рика: достижения ядерной науки применяются для оптимизации использования удобрений и измерения выбросов парниковых газов

На долю сельского хозяйства и изменений в области землепользования приходится около четверти выбросов парниковых газов (ПГ), вызывающих глобальное потепление. Один из этих газов, закись азота, при высвобождении способствует нагреву атмосферы в 265 раз больше, чем углекислый газ. Закись азота высвобождается в результате различных биологических процессов из азота — питательного вещества для растений, естественно присутствующего в почве и попадающего в нее с химическими и органическими удобрениями. Чрезмерное использование удобрений приводит к выбросу вредных парниковых газов в атмосферу, способствуя изменению климата.

В Коста-Рике ученые пытаются найти наилучший способ использования удобрений, чтобы снизить выбросы парниковых газов при производстве риса и одновременно повысить продуктивность растений и благосостояние фермеров с помощью климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства. Совместно с МАГАТЭ и Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) исследователи из Национальной рисовой корпорации Коста-Рики (КОНАРРОЗ) и Центра исследований загрязнения окружающей среды (ЦИЗОС) используют изотопные методы, чтобы получить более точную информацию и определить оптимальные методы использования азотных удобрений на рисовых плантациях.

«Растению нужно 17 видов питательных веществ, наиболее важным из которых является азот», — говорит почвовед Мохаммед Заман, работающий в Совместном центре ФАО/МАГАТЭ по ядерным методам в области продовольствия и сельского хозяйства. Заман поддерживает работу исследователей из Коста-Рики: «Фермеры обычно используют азотные удобрения для повышения урожайности. Однако они могут добавлять больше азота, чем растение может усвоить. Это не только приводит к дополнительным выбросам закиси азота, но и снижает продуктивность растения, что отрицательно влияет на доходы фермеров».

«Растению нужно 17 видов питательных веществ, наиболее важным из которых является азот», — говорит почвовед Мохаммед Заман, работающий в Совместном центре ФАО/МАГАТЭ по ядерным методам в области продовольствия и сельского хозяйства. Заман поддерживает работу исследователей из Коста-Рики: «Фермеры обычно используют азотные удобрения для повышения урожайности. Однако они могут добавлять больше азота, чем растение может усвоить. Это не только приводит к дополнительным выбросам закиси азота, но и снижает продуктивность растения, что отрицательно влияет на доходы фермеров».

С помощью изотопных методов КОНАРРОЗ и ЦИЗОС с точностью определяют, сколько удобрений необходимо для оптимального производства риса, когда именно вносить удобрения в течение его жизненного цикла и каков идеальный химический состав удобрений для него.

«Мы стремимся найти такую комбинацию удобрений, которая обеспечит максимальную продуктивность растений при минимальных выбросах закиси азота и аммиака», — говорит научный сотрудник Ана Габриэла Перес Кастильо, работающая в ЦИЗОС. Она отмечает, что ее стране нужны надежные данные о выбросах и что Коста-Рика должна быть в состоянии собирать такие данные самостоятельно. В связи с этим она проводит эксперименты с использованием изотопного метода на основе азота-15, чтобы проследить движение и определить место происхождения выбросов закиси азота и выяснить, где они образуются от азота — в удобрениях или в почве.

«Данные наших экспериментов помогут нам и МАГАТЭ составить точные и понятные инструкции для фермеров, которые позволят им уяснить, что ограничение использования удобрений полезно не только для окружающей среды, но и для продуктивности их собственных культур», — говорит она.

Ана Габриэла Перес Кастильо и другие исследователи в ЦИЗОС уже давно используют изотопный метод на основе азота-15, стремясь изучить способы уменьшения выбросов ПГ в сельском хозяйстве. Для выполнения этой работы и многих других видов деятельности, связанных с окружающей средой, ЦИЗОС с 2006 года является центром сотрудничества МАГАТЭ.

В этом качестве ЦИЗОС передает свои знания и опыт в области ядерных и изотопных технологий исследователям и экспертам из других стран. В рамках сотрудничества с МАГАТЭ ЦИЗОС провел профессиональную подготовку более 2000 ученых и экспертов в регионе, организуя миссии, семинары-практикумы, инициативы по электронному обучению и вебинары по темам, связанным с изменением климата.

«Благодаря курсу я узнал, как измерить углеродный след сельского хозяйства, в частности, производства риса, — говорит региональный координатор КОНАРРОЗ Рэндалл Чаваррия Рохас, который прошел курс электронного обучения по улавливанию углерода в почве. — Теперь я также понимаю влияние деятельности человека на глобальное потепление и знаю, какие меры я могу предпринять как производитель риса, чтобы смягчить негативное воздействие на окружающую среду».

ЦИЗОС, первым начавший проводить в Латинской Америке электронные курсы на испанском языке по изотопным методам исследования окружающей среды, в прошлом году продлил договор о статусе центра сотрудничества МАГАТЭ до 2025 года. В ближайшие годы ЦИЗОС и МАГАТЭ продолжат осуществление мероприятий в области электронного обучения и четырех проектов технического сотрудничества в областях, связанных с климатически оптимизированным сельским хозяйством, измерением и мониторингом ПГ и использованием биоугля — состоящего из углерода и золы остатка черного цвета, который может быть использован для повышения плодородия почвы и производства сельскохозяйственных культур, а также для секвестрации атмосферного углерода.