Klimat i rolnictwo 

Wiadomości podstawowe

Udział rolnictwa w wytwarzaniu gazów cieplarnianych

W ostatnim stuleciu nastąpiła znaczna intensyfikacja produkcji rolniczej. Obecnie pola są tak duże i produkcja tak wysoka, że w większości rejonów świata nie sposób myśleć o rolnictwie obywającym się bez pomocy maszyn i pestycydów.

Chociaż dwutlenek węgla (CO₂), podtlenek azotu (N₂O) i metan (CH₄) są naturalnymi składnikami atmosfery, to wzrost ich ilości w ostatnich czasach jest wynikiem działalności ludzi. Udział CO₂ wydzielanego do atmosfery przez rolnictwo stanowi 15-20% całkowitej emisji tego gazu pochodzącej z działalności ludzi.

Są to tak zwane gazy cieplarniane (gazy szklarniowe), ponieważ to one głównie przyczyniają się do zwiększania efektu cieplarnianego na Ziemi.
 

Spalanie paliw kopalnych

Nowoczesne, intensywne rolnictwo wymaga o wiele większego zużycia energii, niż tradycyjne metody uprawy roli, ponieważ do wykonywania większości prac (uprawa ziemi, zbiór, transport ziarna, stosowanie pestycydów) używa się maszyn. 17% całkowitej energii zużywanej przez gospodarkę USA jest pochłaniane przez produkcję żywności (6% produkcja rolna, 6% przetwórstwo i pakowanie i 5% dystrybucja i przygotowywanie). Oznacza to, że roczne zużycie paliw na samo zaopatrzenie ludności w żywność wynosi około 1500 litrów na osobę.
 

CO₂ zmagazynowane w glebie i w lasach

Spalanie paliw kopalnych nie jest jedynym źródłem emisji gazów cieplarnianych do atmosfery. Intensywna uprawa terenów rolniczych i wycinanie lasów także powodują znaczące zwiększenie tych emisji.

Lasy pochłaniają ogromne ilości CO₂. Roślinność musi go absorbować, bo jest on jej konieczny do wzrostu (dla procesu fotosyntezy). Drzewa potrzebują go znacznie więcej, niż małe rośliny uprawne, ponieważ muszą wytworzyć o wiele większą masę. Ponadto lasy utrzymują wilgotność na dość wysokim poziomie, co wspomaga w magazynowania CO₂. Zatem wylesianie oznacza, że zmniejsza się ilość CO₂ magazynowanego nie tylko w drzewach, ale także w innych roślinach rosnących w lesie. Towarzyszący temu spadek wilgotności oraz rozkład martwych szczątków roślinnych także powoduje uwolnienie dużych ilości CO₂ do atmosfery. Naukowcy twierdzą, że prawie 15% emisji gazów cieplarnianych jest efektem niszczenia lasów.

Gleba zawiera duże ilości materii organicznej, jest zatem ważnym magazynem węgla (C). Intensywna i agresywna uprawa terenów rolniczych powoduje szybkie uwalnianie CO₂. Podczas orania gleby zwiększa się ilość tlenu docierającego do głębszych warstw gleby, ale także wzrasta ilość uwalnianego do powietrza CO₂, gdyż intensywniej zachodzi proces utleniania i rozkład materii organicznej.

Zmiany powierzchni lasów tropikalnych w latach 1990-1995

zmiana w ciągu 1 roku                            (mln ha)         [%]

  Obszary międzyzwrotnikowe w Afryce       -18.5                -0.7
  Obszary międzyzwrotnikowe w Azji            -15.3                -1.1 
 Obszary międzyzwrotnikowe w Ameryce     -28.5                -1.3

Dane: FAO 1997

Wielkość tych zmian łatwiej sobie uzmysłowić wiedząc, że 30 mln ha to mniej więcej powierzchnia krajów takich, jak Włochy, Polska czy Norwegia.
 

N₂O i CH₄ powstające w czasie produkcji rolniczej

Podtlenek azotu powstaje w wielu procesach zachodzących w glebie, wodzie i odchodach pochodzenia zwierzęcego. W ciągu ostatnich dwóch wieków działalność ludzi zwiększyła stężenie N₂O w powietrzu o 13%. Przyczyniło się do tego głównie spalanie paliw kopalnych, a także gospodarka rolna, przemysł i stosowanie nawozów azotowych.

Głównym źródłem CH₄ jest hodowla zwierząt przeżuwających (bydła i owiec) i uprawa ryżu. Ilość gazów cieplarnianych wytwarzanych przez zwierzęta jest różna i zależy od hodowanych gatunków, karmy, rodzaju chowu (w oborach lub na zewnątrz) i innych warunków środowiskowych. Emisja tych gazów jest mierzona od niedawna i dlatego naukowcy nie mogli jeszcze dobrze poznać ich oddziaływania w różnych warunkach klimatycznych. W tej dziedzinie jest zatem jeszcze wiele do zrobienia.
 

Ryż a emisje CH₄

Dlaczego produkcja ryżu jest takim ważnym źródłem metanu w atmosferze? Ta cząsteczka (CH₄) jest wytwarzana przez mikroskopijne organizmy żyjące w wodzie (w tzw. warunkach beztlenowych). Takie właśnie, idealne dla ich wzrostu, warunki panują na zalewanych wodą polach ryżowych. Ponieważ ryż jest jedną z głównych upraw na świecie, pola te są ważnymi źródłami metanu. Blisko jedna trzecia całkowitej ilości metanu zawartego w atmosferze pochodzi ze źródeł związanych z rolnictwem.
 

Jak ograniczyć emisję gazów cieplarnianych w rolnictwie?

Jak wspomnieliśmy, rolnictwo dostarcza dużych ilości gazów cieplarnianych, ale przy niewielkim wysiłku można tę sytuację zmienić. Rolnictwo może przyczynić się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych przez zastosowanie metod, które pozwalają na magazynowanie w glebie, roślinach uprawnych i drzewach większej ilości CO₂. Takim sposobem może być mniej agresywna uprawa ziemi i ograniczenie wyrębu lasów dla uzyskania nowych terenów uprawnych.

Dalszą redukcję emisji gazów cieplarnianych, chociaż nie tak znaczną, można uzyskać przez zmniejszenie zużycia paliw kopalnych w gospodarstwach rolnych. Bardziej efektywne stosowanie środków chemicznych sprawi, że rolnictwo będzie „czyściejsze”.

Sucha uprawa ryżu byłaby rozwiązaniem problemu emisji metanu, ale wtedy plony zmniejszyłyby się drastycznie, więc metoda ta nie wydaje się możliwa do zastosowania przy obecnym wzrastającym zaludnieniu świata. Istnieją też inne możliwości, jak uzyskanie odmian ryżu wymagających mniejszej ilości wody czy poprawa gospodarki wodnej, co pozwala nawet zwiększyć plony.

Całkowitą emisję gazów cieplarnianych, związaną z gospodarką rolną, można byłoby zmniejszyć do roku 2020 aż o 35% poprzez zmianę stosowanych metod agrotechnicznych.
 

Zajrzyj na inne strony Encyklopedii:

Więcej informacji o efekcie cieplarnianym:
Troposfera - podstawy - efekt cieplarniany, promieniowanie i biosfera - promieniowanie i efekt cieplarniany
Troposfera - podstawy - efekt cieplarniany, promieniowanie i biosfera - gazy cieplarniane

O tej stronie:

Autorzy:  Marta Moneo i Ana Iglesias - Universidad Politécnica de Madrid - Hiszpania
1. Recenzent: Alex de Sherbinin - CIESIN, Columbia University - USA
2. Recenzent: Lily Parshall - Goddard Institute for space studies, Columbia University - USA
Konsultacja dydaktyczna: Emilio Sternfeld - Colegio Virgen de Mirasierra - Hiszpania
ostatnia aktualizacja: 12/05/2004
Tłumaczenie na język polski: Mgr Sebastian Wypych, Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków