ГМ культуры: итоги первых десяти лет - глобальные социально-экономические и экологические последствия:
Влияние ГМ культур на окружающую среду - связывание углерода

Связывание углерода

В этом разделе анализируется вклад ГМ культур в снижение уровня выбросов парниковых газов. Выращивание ГМ культур позволяет сократить выбросы парниковых газов вследствие:

  • Меньшего количества вносимых гербицидов или инсектицидов (например, целевые инсектицидные программы для Bt хлопчатника предусматривают меньшее количество опрыскиваний и, следовательно, меньшее количество выездов техники на поля);
  • Применения No-till или минимальной технологий. С распространением ГМ ГУ культур фермеры получили возможность более эффективно бороться с сорняками, а рыхление и распахивание полей потеряли свое значение как средства борьбы с сорняками. В результате этого снижается расход тракторного топлива, улучшается структура почвы, предотвращается эрозия. Таким образом, больше углерода остается в почве, что и приводит к снижению выбросов парниковых газов.

Снижение выбросов парниковых газов можно оценить как количество двуокиси углерода, не попавшего в атмосферу в результате снижения потребления тракторного топлива и сохранения углерода в почве.

Использование топлива для сельскохозяйственных машин

Минимальная и No-till технологии

Традиционный метод обработки почвы заключается в полном распахивании поля и ряде мероприятий по подготовке почвы к посеву. В последние годы традиционные методы уступают место более щадящим методам обработки почвы, а именно поверхностная обработка (чизелевание или дискование, гребневая вспашка) или No-till. Эти технологии сочетаются с химическим методом борьбы с сорняками, при котором часто необходимы предпосевная обработка пестицидами и вторичная обработка после появления всходов. Расход топлива на предпосевную обработку, внесение гербицидов (только при нулевой технологии) и сам посев для каждой системы показан в табл. 1.

Каждый литр дизельного топлива при сгорании выделяет в атмосферу около 2,75 кг двуокиси углерода. Применение нулевой технологии позволяет снизить расход тракторного топлива за счет исключения вспашки и предпосевной обработки приблизительно на 35,52 л/га по сравнению с традиционной вспашкой и на 14,7 л/га по сравнению с минимальной обработкой. Это соответствует снижению выбросов двуокиси углерода на 89,44 кг/га и 40,43 кг/га, соответственно.

Таблица №1
Потребление топлива при разных методах обработки почвы
литр/га
Традиционная обработка почвы: отвальная вспашка, дискование и посев семян46,65
Минимальная обработка (RT): чизелевание, дискование и посев семян28,83
No-till (посев плюс два опрыскивания: „выжигание“ до посева и послевсходовая обработка)14,12
Источник: по Jasa 2002 и CTIC 2004, с изменениями.

Сокращение числа опрыскиваний гербицидами и инсектицидами

Количество энергии, необходимое для внесения гербицидов и инсектицидов, зависит от способа опрыскивания. Например, в США при стандартном способе с помощью штангового опрыскивателя потребляется приблизительно 1,045 л топлива на гектар (Lazarus & Selley 2005). Следовательно, один невыход агрегата на поле сокращает потенциальный выброс двуокиси углерода на 2,87 кг/га. Перевод одного гектара с традиционной вспашки на нулевую технологию соответствует приблизительно расстоянию в 596 км, пройденному среднестатистическим автомобилем, а один невыход для внесения пестицидов — приблизительно 19,2 км.

Связывание углерода в почве

Наиболее эффективным естественным методом поглощения углерода из атмосферы является фотосинтез — процесс, при котором растения использует двуокись углерода для формирования растительных тканей (лигнин, углеводороды и т. д.). Когда растение умирает, часть углерода остается в почве в результате разложения растительных остатков (корни, стебли и др.), но большая часть высвобождается обратно в атмосферу. Круговорот органического углерода в почве — это динамичный процесс, в котором растения играют ведущую роль. Скорость разложения обычно пропорциональна количеству органического вещества в почве. Увеличивая содержание органического вещества в почве, можно получить более высокий уровень запаса углерода (углеродный баланс). Например, отказ от традиционной вспашки и переход к минимальной и No-till технологии увеличивает количество растительных остатков, остающихся в почве и снижает скорость разложения органического вещества. Повторное применение No-till технологии приводит к увеличению углеродного баланса в почве.

Изменение технологии обработки почвы, следовательно, может увеличить содержание органического углерода в почве и, соответственно, не допустить выделения двуокиси углерода в атмосферу:

  • Деградация пахотных земель вследствие окисления почвенного углерода до двуокиси углерода началась в 1850-х годах, когда увеличились масштабы сплошного распахивания почвы. Количественный анализ влияния пахоты на почвенный углерод был проведен Рейкоски (Reicosky 1995) для различных технологий (на примере пшеницы). Распахивание полей приводит к потерям почвенного углерода, намного превышающим показатели содержания углерода в растительных остатках предыдущего урожая, при этом содержание углерода в почве сокращается на 1990 кг/га по сравнению с технологией без вспашки;
  • По оценкам Лаи (Lai 1999), количество высвобождаемого почвенного углерода во всем мире с 1850-х годов вследствие применяемых методов агротехнологии составило 136±55 петаграмм (миллиардов тонн) углерода. Это приблизительно половина всех выбросов от ископаемого топлива (270±30 пг (миллиардов тонн), причем обработка почвы дает выбросы углерода в размере 78±12 пг, а эрозия почвы — 26±9 пг. Лаи также подсчитал, что в почве, за счет флоры, фауны и наземной экосистеме можно удержать 3 пг углерода в год (1,41 частей на миллион атмосферного углекислого газа). Следовательно, стратегия удержания углерода в почве за период 25—50 лет способна оказать существенное влияние на снижение скорости освобождения углерода в атмосферу при условии внедрения альтернативных энергосберегающих технологий.

Роль No-till технологии как способа удержания почвенного углерода была проанализирована в работе Уэста и Поста (West & Post 2002). Это отчет результатов 67 долгосрочных сельскохозяйственных экспериментов, включающих 276 парных вариантов. Анализ показал, что, в среднем, переход с традиционной системы агротехнологии на No-till технологию может сократить выброс углерода на 57±14 г углерода/м²/год, за исключением нулевой технологию в севообороте пшеница—пар. Наилучший результат по удержанию углерода в почве достигается в случае перехода с традиционных технологий на No-till в системе севооборота кукуруза—соя (-90±59 г углерода/м²/год). Это количество удержанного углерода соответствует 900±590 кг углерода на гектар в год и 3303±2165 кг двуокиси углерода на гектар в год, не попавшей в атмосферу.

В последней работе Джонсона с соавторами (Johnson et al 2005) проанализировано влияние новых технологий почвообработки и возделывания сельскохозяйственных культур на процессы удержания органического углерода в почве и уменьшения выбросов парниковых газов в основных сельскохозяйственных регионах США. Согласно этому анализу, содержание органического углерода в почве при нулевой обработке было значительно выше, чем при традиционной технологии, хотя этот показатель и не был стабильным: 400±61 кг углерода на га в год (табл. 2).

Таблица №2
Обзор возможностей No-till технологии
низкий кг углерода/га/год высокий кг углерода/га/год средний кг углерода/га/год
West и Post 2002 610 1490 900±590
Johnson et al 2005 339 461 400±61
Liebig 2005 60 460 270±190
IPCC 50 1300 300

Независимая экспертиза, проведенная Межправительственной комиссией по изменению климата (IPCC), отмечает, что уровень удержания в почве органического углерода в результате перехода с традиционных аграрных систем почвообработки на минимальную или беспахатную в Северной Америке составляет от 50 до 1300 кг углерода на гектар в год (в зависимости от типа почвы, севооборота и экологических особенностей региона), среднее значение — 300 кг углерода на гектар в год.

Кроме способа обработки почвы, ключевыми факторами, определяющими уровень удержания в почве органического углерода, являются количество органических остатков после уборки урожая, тип почвы и ее влагоемкость. Оптимальные условия для удержания углерода в почве — это высокий объем биомассы, как наземных частей, так и разлагающихся корней, которые гниют во влажной почве, где аэрация не ограничена.

Переход на нулевую технологию влияет и на выброс других парниковых газов, например, метан и закись азота, которые, соответственно, в 21 и 310 раз опаснее, чем углекислый газ. Например, в работах Робертсона (Robertson 2002) и Секстона с соавторами (Sexstone et al. 1985) отмечается, что внедрение нулевой технологии удерживает органический углерод в почве но при этом увеличиваются выбросы закиси азота, потому что при технологии без вспахивания фермеры больше начинают применять азотные удобрения.

Робертсон с соавторами (Robertson et al 2000) производил измерения газовых потоков двуокиси углерода, закиси азота, метана и других потенциальных источников угрозы глобального потепления в сельскохозяйственных и природных экосистемах с 1991 по 1999 годы. Робертсон выяснил, что общая угроза глобального потепления была самой высокой в системах с традиционной обработкой почвы — 114 грамм — эквивалентов двуокиси углерода на квадратный метр в год по сравнению с 41 г на гектар для системы с растительным покровом из бобовых и 14 г на гектар для системы без вспашки (с использованием извести) и минус 20 г на гектар для системы без вспашки (без использования извести). Важными факторами, обуславливающими положительное воздействие нулевой технологии по сравнению с традиционной системой обработки почвы и органической системой, являются высокий уровень удержания углерода в почве и экономия топлива. Это позволяет сократить выбросы до 12 грамм

С02 — эквивалентов на квадратный метр в год по сравнению с показателем для тра-диционной обработки в 16 грамм и для органического земледелия в 19 грамм. Выбросы закиси азота были одинаковыми в органической системе и при нулевой технологии из-за наличия азота в органической системе в сравнении с и целенаправленным применением азотных удобрений в системе без вспахивания.

Используя коэффициенты выброса, предложенные Межправительственным комитетом по изменению климата, Джонсон с соавторами (Johnson et al 2005) рассчитал компенсирующий эффект альтернативных схем внесения удобрений и методов землепользования. Для систем нулевой технологии, когда мы имеем 100 кг азота на га в год (чистая величина из всех источников), расчетный годовой выброс закиси азота в количестве 2,25 кг/га в год увеличился бы на 32 — 97% и, таким образом, совершенно бы компенсировал удержание углерода в почве в количестве 100 — 300 кг на гектар в год.

Оценку общего фактического влияния нулевой технологии для удержание углерода в почве сделать довольно трудно ввиду динамики природы процесса удержания углерода в почве. Если какая-то посевная площадь постоянно находится в системе нулевой технологии, все описанные выше преимущества по удержанию органического углерода в почве могут быть реализованы. Но, если посевную площадь, которую какое-то время не распахивали, снова начать обрабатывать по традиционной технологии, по-ложительный эффект по удержанию органического углерода будет потерян. Процесс удержания углерода в почве может стабилизироваться, только если фермеры будут все время применять технологию беспахотной обработки почвы, которая в свою очередь требует гербицидных методов борьбы с сорняками.

Устойчивое снижение выбросов углекислого газа в атмосферу отмечается там, где выращивание ГМО позволило сократить количество выездов сельхозтехники в поле для внесения пестицидов или применять более щадящие способы почвообработки.

Устойчивость к гербицидам и почвосберегающие технологии

Выращивание ГМ культур оказало влияние на тип применяемых гербицидов, способ их внесения (на листья, сплошной, с заделкой в почву) и количество обработок. Например, выращивание устойчивого к гербицидам рапса в Северной Америке позволило заменить обработку почвенными гербицидами на послевсходовую обработку гербицидами широкого спектра действия (Brimner et al 2004). Точно так же использование устойчивого к гербицидам хлопчатника позволило применять глифосат для борьбы с однодольными и двудольными сорняками после всходов культуры, вместо того, чтобы вносить почвенные и страховые гербициды, как раньше (McClelland et al 2000). При этом, как правило, сокращается и количество обработок.

Результатом перехода на ГМ технологию также стал и переход с традиционной системы обработки почвы на технологию минимальной или беспахотной обработки. Этот переход сказался на потреблении топлива, так как энергоемкая традиционная обработка почвы уступила место новым энергосберегающим технологиям и химическому методу борьбы с сорняками.

Заметнее всего последствия внедрения новой технологии сказалось на ГМ сое. Здесь использование ГМО значительно ускорило переход на минимальную или нулевую обработку. До начала выращивания ГМ сои беспахотная система применялись только некоторыми фермерами в сочетании с большим расходом гербицидов и с переменным успехом. Возможность бороться с сорняками с помощью системы „выжигающей“ предпосевной обработки гербицидами, не оставляющими остатков в ботве, а также послевсходовой обработки, когда растения сои уже достаточно развиты, сделала систему нулевой обработки более надежной, технически эффективной и коммерчески привлекательной. В США эти технические преимущества в сочетании с экономическими выгодами способствовали быстрому распространению ГМ сои и почти удвоению площади этой культуры, обрабатываемой без вспашки (в Аргентине эта площадь увеличилась более чем в пять раз). В обеих странах ГМ соя занимает 95% всех площадей сои, обрабатываемых без вспашки.

Существенный рост площадей, обрабатываемых по нулевой технологии, наблюдался также в Канаде, где с 1996 по 2005 год площади рапса, возделываемые по нулевой технологии увеличилась с 0,8 млн га до 2,6 млн га (около половины всех площадей рапса), причем 95% площадей рапса, обрабатываемых по нулевой технологии, было занято ГМ сортами. Также в США площади нулевой технологии выращивания хлопчатника увеличились с 0,2 млн га до 1 млн га за тот же период, причем 86% этой площади было занято ГМ сортами. Увеличение площади хлопчатника с нулевой технологией было значительным — с 200000 га до более 1 млн. га с 1996 по 2005 год.

Устойчивая к гербицидам соя

США

С 1996 по 2005 год площадь посевов сои в США увеличилась на 11,1% и достигла 28,9 млн га, 93% этой площади (к 2005 году) было занято ГМ сортами. За тот же период площадь, обрабатываемая традиционным способом, сократилась на 25,6% (до 5,8 млн. га), площадь, обрабатываемая по минимальной технологии, увеличилась на 7,0% (до 11,9 млн. га), а по нулевой — на 39,0% (достигнув 11,1 млн. га, что соответствует 38,5% от общей посевной площади 2005 года).

Самые быстрые темпы внедрения ГМ технологии отмечались у фермеров, применяющих нулевую технологию (в 2005 году ГМ сорта составляли 99% от всей сои, выращиваемой без вспашки). Эти показатели сравнимы с аналогичными показателями в традиционных системах землепользования для сои, где ГМ сорта составляют 80% всех посевов сои с традиционными методами землепользования (табл. 3).

Важная роль ГМ сои для внедрения нулевой технологии также подтверждается исследованием Американской Соевой Ассоциацией (АСА 2001), посвященным методам консервирующей обработки почвы. Это исследование и опросы фермеров позволяют сделать вывод, что именно наличие ГМ сои облегчило фермерам переход на технологию с сокращенным распахиванием земли.

Таблица №3
Обработка полей сои и площади, занятые устойчивыми к гербицидам сортами в США за 1996-2005 годы (миллионы гектар)
Общая площадьNo-tillМин. обработкаТрад. вспашкаОбщая площадь ГМООбщая площадь не ГМ культурNo-till ГМОМин. обработка ГМОТрад. вспашка ГМО
199625,98,011,16,80,525,40,240,170,07
199728,38,712,07,63,225,11,911,200,08
199829,19,412,86,911,217,94,814,451,97
199929,99,712,97,316,413,56,127,073,20
200030,110,012,97,219,510,67,488,233,83
200130,010,212,67,222,27,88,389,394,39
200229,510,312,36,924,35,29,3110,494,46
200329,711,012,46,325,74,010,4611,184,07
200430,311,712,56,127,23,111,3911,264,56
200528,811,111,95,826,91,911,0211,334,54
Источники: Консервирующая обработка и растительные биотехнологии (CTIC 2002).
Нулевая обработка = без вспашки + нарезка борозд,
Минимальная обработка = сокращенное вспахивание + мульчирование, ГМ = устойчивые к гербицидам сорта.

Потребление топлива

Учитывая данные по площадям соевых посевов, обрабатываемых различными способами, типу культур (ГМ и не-ГМ) и данные по расходу топлива, можно рассчитать, что общее потребление топлива увеличилось приблизительно на 19,9 млн литров (с 752,7 до 772,6 млн литров с 1996 по 2005 год: табл. 4). Так как площадь соевых ГМ посевов увеличилась на 2,9 млн. га за тот же период, средний расход топлива снизился на 7,7% (с 29,0 л/га до 26,8 л/га: табл. 4). Сравнение систем, использующих ГМ и не-ГМ культуры, показывает, что в 2005 году средний расход топлива на полях с ГМО был 25,8 литров/га, тогда как этот показатель на полях с традиционными (не-ГМ) культурами составил 39,1 литров/га (в основном, из-за применения No-till технологии).

Таблица №4
Потребление тракторного топлива при обработке почвы под сою в США за 1996-2005 годы
Общий расход топлива (млн литров)Средний расход (литр/га)Среднее для не-ГМО (литр/га)Среднее для ГМО (литр/га)
1996752,729,029,123,5
1997825,029,130,220,4
1998825,628,330,924,5
1999846,928,430,326,8
2000850,328,227,628,6
2001842,828,131,926,8
2002821,627,834,226,4
2003806,127,136,825,7
2004809,426,736,125,7
2005772,626,839,125,8

Таблица №5
Соя в США: устойчивое снижение потребления тракторного топлива и снижение выбросов СO2
Годовое снижение, в среднем за 1996 год (л/га)Площадь посевов (млн. га)Общее снижение расхода топлива (млн. литров)Двуокись углерода (млн кг)
19960,026,00,00,00
1997-0,128,3-4,1-11,34
19980,629,118,951,91
19990,629,817,748,56
20000,830,123,263,68
20010,930,026,171,84
20021,229,534,294,18
20031,829,754,6150,05
20042,230,367,8186,33
20052,228,964,2176,46
Всего302,4831,66
Допущение: начальный расход топлива — уровень 1996 года, что составляет 29,0 литров/га.

Общее устойчивое снижение расхода топлива при выращивании сои в США показано в табл. 5. Расход топлива снизился на 302,4 млн литров, что соответствует снижению выбросов углекислого газа на 831,7 млн кг.

Удержание углерода в почве

Учитывая данные по площадям сои, обрабатываемых различными способами, типу культуры (ГМО и не-ГМО) и данные по удержанию почвенного углерода при различных системах почвообработки для кукурузы и сои в севообороте (система No-till сохраняет 300 кг углерода на гектар в год, минимальной обработки — 100 кг углерода на гектар в год, при традиционной вспашке выделяется 100 кг углерода на гектар в год), можно рассчитать общее количество удержанного в почве углерода (табл. 6):

  • Количество удержанного в почве углерода увеличилось на 1115 млн кг углерода в год (с 2836 млн кг в 1996 году до 3951 млн кг в 2005 году в результате незначительного увеличения посевных площадей и увеличения соевых посевов, обрабатываемых без вспашки);
  • Средний уровень удержанного в почве углерода на гектар увеличился на 27,6 кг в год (с 109,2 до 136,8 кг углерода на гектар в год).

Таблица №6
Соя в США: потенциальное связывание углерода в почве (с 1996 по 2005 год)
Всего удержано углерод,, млн кгГодовое среднее значение (кг. углерода/га)
19962835,8109,2
19973045,0107,5
19983407,7116,9
19993473,3116,4
20003577,0118,6
20013600,0120,0
20023652,2123,6
20033919,9132,0
20044147,3137,0
20053950,5136,8

В целом, с 1996 года увеличение удержанного в почве углерода в результате увеличения доли нулевой и минимальной технологии на сое в США составило 3753 млн кг углерода, что соответствует 10320 млн кг двуокиси углерода, не попавшей в атмосферу (табл. 7). В этом анализе не учитываются потенциальные потери удержанного углерода при возврате к традиционным способам почвообработки.

Таблица №7
Соя в США: потенциальное дополнительное связывание углерода в почве (с 1996 по 2005)
Ежегодное увеличение количества удержанного в почве углерода по сравнению со средним уровнем 1996 года (кг углерода/га)Площадь посевов (млн.га)Всего удержано углерода (млн. кг)Двуокись углерода (млн. кг)
19960,026,00,00,00
1997-1,728,3-47,6-130,81
19987,829,1225,9621,28
19997,229,8218,3594,75
20009,530,1286,1786,79
200110,930,0326,4897,47
200214,529,5427,71176,11
200322,829,7677,21862,42
200427,830,3842,52316,94
200527,828,9798,12194,89
Всего3752,710319,84
Допущение: удержанный углерод сохраняется на уровне 1996 года — 109,2 кг углерода/га/год.

Аргентина

С 1996 года площади сои в Аргентине увеличилась на 157% (с 5,9 до 15,2 млн. га). За тот же период площадь, обрабатываемая по нулевой и минимальной технологии, также увеличилась (на 538% с 2,1 до 13,2 млн га), в то время как площадь, обрабатываемая традиционными методами, сократилась на 1,8 млн га, с 3,8 до 2,0 млн га, табл. 8).

Как и в США, ключевым фактором при переходе на производство сои без вспашки стала доступна технология возделывания ГМ сои, которая в 2005 году заняла 99% всех соевых посевов в Аргентине. Как отмечалось в разделе 3, эта технология также позволила фермерам получать второй урожай сои за сезон после пшеницы. Таким образом, в 1996 году только 6% всех соевых площадей приходилось на повторные посевы после пшеницы, а к 2005 году доля сои второго урожая выросла до 15% всех посевов (около 2,3 млн га).

Потребление топлива

В 1996 по 2005 год общее потребление топлива, связанное с выращиванием сои, увеличилось приблизительно на 152,8 млн литров (68%), с 223,7 до 376 млн литров/год. Однако за этот период среднее количество топлива на гектар снизилось на 34,5% (13,1 литров/га) с 37,8 до 24,7 литров/га, в основном, благодаря широкому распространению ГМ сортов и систем нулевой или минимальной обработки почвы. Если бы доля систем нулевой/минимальной обработки в 2005 году (от всей посевной площади) осталась на уровне 1996 года, то было бы израсходовано дополнительно 960,4 млн литров топлива. При таком уровне расхода топлива в атмосферу было бы выделено дополнительно 2641 млн кг углекислого газа (табл. 9).

Таблица №8
Аргентина, обработка почвы для выращивания сои и площади ГМ сортов за 1996-2005 годы
Общая площадьNo tillТрадиционная вспашкаОбщая площадь ГМООбщая площадь не-ГМОNo till, ГМОТрадиционная вспашка, ГМО
19965,92,13,80,045,880,040,00
19976,42,63,81,84,640,641,12
19987,03,53,54,82,152,262,54
19998,25,72,56,61,544,871,77
200010,66,93,79,01,596,562,44
200111,58,33,210,90,578,322,60
200213,09,73,312,40,529,702,74
200313,510,62,913,20,2710,562,67
200414,312,61,814,10,2912,571,49
200515,213,22,015,00,1513,211,84
По Benbrook и Trigo, с изменениями.
Без вспашки = без вспашки + сокращенная вспашка.

Таблица №9
Соя в Аргентине: устойчивое снижение потребления
тракторного топлива и снижение выбросов СO2
Годовое снижение по сравнению со средним уровнем 1996 года - 37,8 (литров/га)Площадь посевов (млн. га)Общее снижение расхода топлива (млн. литров)Двуокись углерода (млн. кг)
19960,05,90,00,00
19971,36,48,022,13
19983,87,026,372,19
19998,88,272,1198,15
20007,610,680,6221,76
20019,411,5108,1297,30
200210,013,0130,0357,42
200310,913,5146,8403,69
200413,214,3189,9522,28
200513,115,2198,6546,14
Всего960,42,641,04
Примечания: 21,48 л/га для систем нулевой традиционной системы и минимальной обработки; 46,6 л/га для традиционной системы.

Удержание углерода в почве

Исследования показали, что за двадцать лет, до конца 1990-х годов, во влажных и средневлажных регионах Аргентины уровень деградации почвы увеличился. Основная причина этого заключалась в том, что в севообороте пшеница — соя после пшеницы земля оставалась под паром, в результате чего почва была относительно свободна от сорняков и органических остатков предыдущего урожая, но вымывалась сильными летними ливнями.

Таблица №10
Соя в Аргентине: потенциальное дополнительное связывание углерода в почве (1996—2005 годы)
Ежегодное увеличение количества удержанного в почве углерода по сравнению со средним уровнем 1996 года (кг углерода/га)Площадь посевов (млн. га)Всего удержано углерода (млн. кг)Двуокись углерода (млн. кг)
19960,05,90,00,00
199710,06,463,9175,83
199830,07,0208,6573,71
199970,08,2572,61574,65
200060,510,6640,81762,27
200174,711,5859,12362,59
200279,713,01032,92840,36
200386,413,51166,63208,07
2004105,214,31509,34150,47
2005103,815,21578,24340,08
Всего7632,020988,03
Допущение: без вспашки = +100 кг углерода/год, Традиционная вспашка = -100 кг углерода/год.

Исследования по уменьшению деградации и потерь почвы (в основном, посвященные системам почвообработки без вспашки) показали, что переход на No-till технологию способствует сохранению почвы. Поэтому последние десять лет осуществляется программа по интенсивным исследованиям и внедрению технологий, стимулирующих аргентинских фермеров применять системы беспахотной, минимальной обработки почвы.

В то же время целевые исследования процессов удержания углерода в почве в Аргентине почти не проводятся. Фабрицци с соавторами (Fabrizzi et al 2003) отмечал, что по сравнению с традиционными системами почвообработки нулевая технология способствует удержанию большего количества углерода в почве, хотя количественный анализ не проводился.

С учетом осторожного допущения, что при выращивании сои по минимальной/нулевой технологии в почве удерживается 100 кг углерода на гектар в год, тогда всего в Аргентине сохраняется 7632 млн. кг углерода, что соответствует 20988 млн кг двуокиси углерода, не попавшего в атмосферу (см. табл. 10).

В последнем исследовании Стейнбаха и Алвареса (Steinbach and Alvarez 2006) отмечается, что в Аргентинских Пампасах можно увеличить содержание органического углерода в почве на 74 тераграмма углерода, если все посевные площади обрабатывать без вспашки. Этот уровень удержания углерода примерно в два раза превышает годовой выброс углерода от сгорания органического топлива в Аргентине.

Парагвай и Уругвай

В Парагвае и Уругвае No-till/минимальная технологии обработки почвы также получили широкое распространение при выращивании сои. По сообщениям промышленных источников, большая часть продукции в этих странах производится по данной технологии.

Потребление топлива

Принимая во внимание те же данные и допущения, что и в случае анализа ситуации в Аргентине, можно предположить, что с 1996 года по 2005 год потребление топлива на сое снизилось на 120,1 млн литров в связи с переходом на No-till/минимальную технологии и внедрением ГМО. При такой экономии топлива количество двуокиси углерода, не попавшего в атмосферу, составляет приблизительно 330 млн. кг.

Удержание углерода в почве

Если исходить из того же уровня удержания углерода в почве при No-till/минимальной технологии обработки почвы что и в Аргентине, то количество удержанного в почве углерода с 1996 года, вероятно, увеличилось на 954 млн кг. Это количество соответствует 2624 млн кг углекислого газа, не попавшего в атмосферу.

Устойчивый к гербицидам рапс

Представленный ниже анализ посвящен только Канаде и не касается американского ГМ рапса, так как данные по применению No-till/минимальной технологии для американского рапса отсутствуют. Кроме того, площадь ГМ рапса в США относительно невелика по сравнению с соответствующей площадью в Канаде (в 2005 году 0,45 млн га в США и 5,25 млн га в Канаде). Общее устойчивое снижение расхода топлива на рапсе в Канаде с 1996 года составило 175,3 млн литров, что соответствует снижению выбросов углекислого газа на 482,03 млн кг (табл. 11). В табл. 12 представлено увеличение количества удержанного в почве углерода в связи с распространением No-till/минимальной технологии на рапсе в Канаде. Содержание углерода в почве повысилось на 1617 млн кг, что соответствует 4447 млн кг углекислого газа, не попавшего в атмосферу.

Таблица №11
Рапс в Канаде: устойчивое снижение потребления топлива и снижение выбросов СO2
Ежегодное снижение по сравнению со средним уровнем 1996 года (л/га)Площадь посевов (млн. га)Общее сокращение расхода топлива (млн. литров)Двуокись углерода (млн. кг)
19960,03,50,00,00
19971,64,97,921,78
19981,65,48,824,28
19991,65,69,024,88
20001,64,97,921,73
20013,33,812,333,85
20024,93,315,943,76
20036,54,730,583,86
20048,14,940,2110,43
20058,15,342,7117,45
Всего178,2482,04
Примечания: расход топлива при нулевой технологии = 14,12 л/га, при традиционной технологии = 46,6 л/га

Устойчивые к гербицидам хлопчатник и кукуруза

Роль ГМ кукурузы и хлопчатника в удержании углерода в почве, по-видимому, была незначительной, поэтому специальный анализ учеными не проводился. Этот вывод сделан на основании следующих данных:

  • Хотя площадь хлопчатника, обрабатываемого без вспашки, значительно выросла в странах, таких как США (крупнейший производитель ГМ хлопчатника) с 1996 года (с 0,2 млн га в 1996 году до 1 млн га в 2005 году), все же эта площадь составила всего лишь 18,4% общих посевов хлопчатника в 2005 году, поэтому анализ снижения расхода топлива или удержания углерода в почве не проводился. Однако важная роль ГМ хлопчатника для внедрения No-till технологии подтверждается исследованиями Корпорации маркетинговых исследований Доан (Doane Marketing Research 2002) для Хлопкового Фонда. В этих исследованиях ГМ хлопчатник признается ключевым фактором при внедрении No-till технологии;
  • Площадь кукурузы, обрабатываемой без вспашки, также составляет только небольшую часть всех кукурузных площадей — 17% общей площади в 1996 году и к 2004 году эта доля выросла всего лишь до 20%;
  • проводится крайне мало исследований в странах-производителях ГМ кукурузы и хлопчатника по результатам выращивания этих культур, и почти нет информации о площадях, обрабатываемых по нулевой/минимальной технологии за пределами США;
  • поскольку в США распространен севооборот соя — кукуруза, преимущества от перехода на нулевую систему были, в основном, проанализированы для сои;
  • не было отмечено существенных изменений среднего числа прохода техники для опрыскивания при производстве ГМ культур по сравнению с выращиванием традиционных культур.

Устойчивый к насекомым хлопчатник (Bt)

Выращивание устойчивого к насекомым хлопчатника способствовало значительному снижению числа опрыскиваний инсектицидами. С 1996 по 2005 год доля Bt хлопчатника в мировых посевах хлопчатника увеличилась с 0,86 млн га до 8,0 млн га (40% общих посевов хлопчатника в странах-производителях ГМ продукции). Если взять средний показатель количества опрыскиваний инсектицидами — меньше на три опрыскивания для ГМ хлопчатника по сравнению с традиционными сортами, то можно рассчитать, что во всем мире с 1996 по 2005 год опрыскиваемая площадь под хлопчатником сократилась на 116,3 млн га. Общее сокращение расхода топлива составило 121,58 млн литров. Это соответствует сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу на 328,23 млн кг (табл. 13).

Таблица №12
Рапс в Канаде: потенциальное дополнительное связывание углерода в почве (1996—2005 годы)
Ежегодное увеличение количества удержанного в почве углерода по сравнению со средним уровнем 1996 года (кг углерода/га)Площадь посевов (млн. га)Всего удержано углерода (млн. кг)Двуокись углерода (млн. кг)
19960,03,50,00,00
199715,04,973,1200,69
199815,05,481,4223,94
199915,05,683,5229,53
200015,04,972,9200,44
200130,03,8113,6312,28
200245,03,3146,8403,64
200360,04,7281,4772,72
200475,04,9370,41018,67
200575,05,3394,01083,42
Примечания: нулевая/минимальная технология = -100 кг углерода/га/год

Устойчивая к насекомым кукуруза (Bt)

Мы не проводили анализ потенциального эффекта Bt кукурузы для удержания углерода в почве (за счет сокращения количества опрыскиваний инсектицидами), потому что, по-видимому, этот эффект был незначительным по следующим причинам:

  • в некоторых странах (например, в Аргентине) почти не применяли инсектициды против кукурузного мотылька и других зерновых вредителей;
  • даже в странах, где применяли инсектициды против кукурузного мотылька (например, в США), обрабатываемая инсектицидами площадь была очень мала (меньше 10%) и постоянно менялась в зависимости от региона, года, степени зараженности вредителем;
  • хотя в результате выращивания устойчивой к кукурузному мотыльку кукурузы в США (в коммерческих масштабах с 2003 года) и отмечалось снижение расхода топлива и другие благоприятные последствия, общая площадь этой кукурузы до сих пор остается очень маленькой (5% посевных площадей в США в 2005 году).

Связывание почвенного углерода. Выводы

Данные по удержанию почвенного углерода представлены в табл. 14. Анализ этих данных позволяет сделать следующие выводы:

  • Устойчивое снижение выбросов в атмосферу углекислого газа (в результате снижения расхода топлива на 1679 млн литров) с 1996 года составило около 4613 млн кг.
  • Дополнительное количество удержанного в почве углерода с 1996 года соответствует 38393 млн тонн углекислого газа, не попавшего в атмосферу. Следует учитывать, что этот углерод был удержан в почве благодаря быстрому внедрению нулевой/минимальной технологии в Северной и Южной Америке, причем фермеры отмечали, что именно ГМ технология помогла им перейти на эти системы. Следовательно, существенное снижение выбросов углекислого газа в атмосферу можно отнести на счет ГМ технологии, но не только. Одним из существенных факторов было наличие дешевого непатентованного глифосата (цена глифосата понизилась в три раза с 1995 по 2000 год, когда истек срок действия патентных прав). Особенно это заметно на примере Бразилии, где быстрое внедрение систем нулевой/минимальной технологии прошло в отсутствии ГМ технологии. В целом, количество удержанного в почве углерода, возможно, даже выше приведенных в этом Отчете значений, так как из года в год качество почвы пытаются улучшать. Хотя при 15% — 25% посевных площадей, непрерывно обрабатываемых по нулевой технологии, возможно, общее количество удержанного углерода окажется ниже. Поэтому с учетом возврата к традиционным методам почвообработки невозможно оценить общее количества удержанного в почве углерода. Следовательно, нужно с осторожностью относиться к приведенным выше значениям в 38393 млн тонн двуокиси углерода, не попавшей в атмосферу.

В табл. 15 приводятся показатели количества двуокиси углерода, не попавшей в атмосферу в результате выращивания ГМ культур за последний год (2005), в переводе на автомобиль-эквиваленты. В таблице показано, что в 2005 году устойчивое снижение выбросов углекислого газа в результате снижения расхода топлива было эквивалентно количеству углерода, которое бы попало в атмосферу при работе двигателей почти 0,43 миллиона автомобилей в год (то есть можно сказать, что 0,43 миллиона автомобилей в год не вышло на дороги). Дополнительное количество удержанного в почве углерода было эквивалентно удалению с дорог почти 3,58 миллионов автомобилей. В целом, снижение выбросов углекислого газа в атмосферу благодаря ГМ культурам в 2005 году было эквивалентно „невыходу“ на дороги почти 4,01 миллиона автомобилей — это почти 17% всех зарегистрированных в Великобритании автомобилей.

Таблица №13
Устойчивое снижение потребления тракторного топлива в мире и выбросов СO2 вследствие культивирования устойчивого к насекомым хлопчатника
Площади хлопчатника в странах-производителях ГМ хлопчатника (млн. га)Площади Bt хлопчатника (млн. га)Сокращение количества обработокСокращение расхода топлива (млн. литров)Сокращение выбросов СO2 (млн. кг)
199619,790,862,592,707,30
199719,370,952,862,998,06
199819,411,313,944,1111,10
199918,682,768,298,6623,38
200019,023,6510,9411,4330,86
200119,694,7214,1614,8039,95
200218,364,3212,9513,5436,55
200318,255,0815,2415,9242,99
200419,647,1121,3222,2860,14
200519,348,0224,0725,1567,90
Всего116,36121,58328,23
Примечания: допущения: 3 прохода трактора на гектар; 1,045 л/га топлива на одно опрыскивание инсектицида

Таблица №14
Последствия связывание углерода в почве за 1996-2005 годы
Культура/признак/странаУстойчивое снижение расхода топлива (млн. литров)Потенциальное дополнительное сокращение выбросов двуокиси углерода в результате снижения расхода топлива (млн. кг)Потенциальное дополнительное сокращение выбросов двуокиси углерода в результате удержания углерода в почве (млн кг)
США: ГМ ГУ соя30283210320
Аргентина: ГМ ГУ соя960264120988
Другие страны: ГМ ГУ соя1203302624
Канада: ГМ ГУ рапс1754824461
Bt хлопчатник в мире1223280
Всего1679461338393
Примечания: Другие страны, ГУ соя: Парагвай и Уругвай (допущения по удержанию углерода те же, что по США). Бразилия не включена в таблицу, так как ГМ технология не играла роли при внедрении там нулевой/минимальной технологии
Таблица №15
Связывание углерода в почве в 2005 году: автомобиль-эквиваленты
Культура/признак/странаУстойчивое снижение выбросов двуокиси углерода в результате сокращения расходов топлива (млн. кг двуокиси углерода)Автомобиль-эквивалентны снижения расхода топливаПотенциальное дополнительное удержание углерода в почве (млн. кг двуокиси углерода)Автомобиль-эквиваленты потенциального удержания углерода в почве
США: ГМ ГУ соя176782222195975556
Аргентина: ГМ ГУ соя54624266743401928889
Другие страны: ГМ ГУ соя5524444435193333
Канада: ГМ ГУ рапс117520001083481520
Bt хлопчатник в мире683022200
Всего96242755680533579298
Примечания: Допущения: среднестатистический автомобиль производит 150 г двуокиси углерода на километр. В среднем, в год автомобиль проезжает 15000 км, следовательно, производит 2250 кг двуокиси углерода в год.