Az ökológiai gazdálkodás és az üvegházhatású gázkibocsátás
A mezőgazdálkodás üvegházhatású gázkibocsátása elég jelentős, azonban kevés ismerettel rendelkezünk az ökológiai gazdálkodás talaj eredetű nitrogén-oxid és metán kibocsátásáról. Egy svájci kutatócsoport ennek vizsgálatát tűzte ki célul. Összehasonlították az ökológiai (BIOORG) és a biodinamikus (BIODYN), valamint két szokványos mezőgazdálkodási rendszert, melyből az egyikben kizárólag ásványi trágyát (CONMIN), a másikban pedig vegyes gazdálkodás keretében szerves trágyát is alkalmaztak (CONFERT), továbbá bevontak a vizsgálatba egy trágyázás nélküli kontroll gazdaságot is (NOFERT). A kutatásban egyértelműen igazolták, hogy az ökológiai gazdálkodási rendszerek hatékonyan hozzájárulhatnak az üvegházhatású gázkibocsátás csökkentéséhez a mezőgazdaságban.
A mezőgazdaság üvegházhatású gázkibocsátása szén-dioxid-egyenértékben számítva 10-12%, sőt, ha beleszámoljuk a mezőgazdasághoz köthető egyéb tevékenységek, mint pl. a műtrágya előállítás és a területhasználat változása következtében bekövetkező kibocsátást, akkor ez az arány elérheti a 30%-ot is. 2005-ben az antropogén eredetű nitrogén-dioxid és metán kibocsátás 56%-át a mezőgazdaságnak tulajdonították, ami mintegy 0,9%-os éves növekedést mutatott.
A mezőgazdaság közvetlen kibocsátásának kb. 38%-a a talajból, az N2O 15%-a a legelőkön képződő trágyából, 12%-a pedig a műtrágyákból származik. A műtrágyák felhasználása 1961 és 2010 között éves szinten 3,9%-kal nőtt. Ehhez képest az árasztásos rizstermesztés 11%-ban járul hozzá az ágazat éves kibocsátásához, főként metán formájában. Mivel ezek globális felmelegedési potenciálja nagy, a nitrogén-dioxid és a metán kibocsátás csökkentése jelentős hatást gyakorolhat a mezőgazdaság éghajlatváltozás-mérséklési potenciáljára.
Az 1950-es évektől kezdve a zöld forradalom, és az olcsó szintetikus trágyázó szerek hatására jelentősen nőtt a betakarított gabona mennyisége, az 1970 és 2010 közötti időszakban megduplázódott, 2,5 milliárd tonnára emelkedett. A mezőgazdaságban a műtrágya használata 32 tonnáról 106 millió tonna éves mennyiségre emelkedett és ez súlyos környezeti károkat okozott. Az intenzív műtrágya-felhasználás következtében csökkent a biodiverzitás, felgyorsult a talajerózió és a talajpusztulás, nőtt a vizek eutrofizációja, algavirágzás és oxigénhiányos, ún. holt zónák alakultak ki és a káros hatások az embert és a vadon élő állatfajokat sem kímélték.
Egyre világosabb, hogy a modern, intenzív, a műtrágyákra és növényvédőszer-használatra nagyban támaszkodó mezőgazdálkodási gyakorlattal nem állítható elő elegendő élelmiszer és biomassza olyan módon, hogy közben megőrizzük az ökoszisztéma szolgáltatásokat is. Más megközelítésre van szükség, elengedhetetlen az ökológiai intenzifikáció. A tanúsított ökológiai gazdálkodás egy lehetőség az ökológiai intenzifikációra.
Nagyon keveset tudunk az ökológiai gazdálkodásnak a talaj szénkészletére és a nitrogén mozgására gyakorolt hatásáról, így a talaj N2O és CH4 üvegházhatású gázkibocsátásáról. Az ökológiai gazdálkodásban a szerves trágyával és a nitrogén megkötő hüvelyesek vetésével, füvesherével és köztes vetésekkel komplex folyamatok révén befolyásolják a talaj szén és nitrogén áramlását. Ezen folyamatok feltárásához hosszú távú vizsgálatok szükségesek, a legjobb, ha teljes vetésforgókat fednek le.
A biodinamikus gazdálkodás, melyet Steiner 1924-ben tartott előadássorozatát követően kezdtek el alkalmazni, tulajdonképpen a legrégebbi tanúsított ökológiai gazdálkodás típus. Bár Steiner biodinamikus filozófiájának és a gyakorlatnak egy jó része a tudományos megítélés körén kívül esik, az ezzel kapcsolatos kutatások eredményei azt mutatják, hogy a biodinamikus gazdálkodás hatással van a hozamra, a talaj minőségére és biodiverzitására. Azt azonban eddig még nem vizsgálták, hogy a biodinamikus gazdaságok üvegházhatású gázkibocsátásra gyakorolt hatása eltér-e az ökológiai termelési rendszerekétől.
A DOK tartamkísérlet, melyet 1978-ban kezdtek el, az ökológiai és szokványos gazdálkodási rendszereket hasonlítja össze. Az egyes gazdálkodási módok eltérő gazdálkodási gyakorlata az adott rendszerre jellemző változásokat eredményezett a talaj fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságaiban. A DOK tartamkísérletben vizsgált rendszerek gázkibocsátásának mérésével a kutatók célja az volt, hogy minél több ismeretet szerezzenek az ökológiai gazdálkodás közvetlen üvegházhatású gázkibocsátásáról. Kétféle ökológiai gazdálkodási rendszert vizsgáltak, az ökológiait (BIOORG – hígtrágyával és érlelt trágyával), a biodinamikust (BIODYN – hígtrágyával és komposztált trágyával), valamint kettő szokványos gazdálkodási rendszert, egy szokványos rendszert állattartással (CONFYM – hígtrágyával, friss trágyával és műtrágyával) és ezek nélkül (CONMIN – csak műtrágyával). Valamennyi trágyát a Svájcban jellemző mennyiségek szerint alkalmazták a kísérletben. A kutatók kialakítottak egy kontroll területet is, ahol nem használtak semmilyen trágyát (NOFERT). Az összes gazdálkodási rendszerben ugyanazt a vetésforgót alakították ki, de a növényvédelem eltérően alakult. Az ökológiai és trágyázás nélküli rendszerekben mechanikus gyomszabályozást, a betegségek ellen közvetett védekezési módokat, a rovarok ellen növényi kivonatokat és biológiai védekezést alkalmaztak, míg a konvencionális gazdálkodási rendszerekben gyomirtókat, gombaölő és rovarirtó szereket használtak. A vizsgálat során a vetésforgó füvesheréből, silókukoricából és zöldtrágyából állt, 571 napig és a kutatók 86 mintavételt végeztek.
A kutatók feltételezték, hogy az ökológiai rendszerekben a szokványoshoz képest az egységnyi területre jutó N2O kibocsátás alacsonyabb, a hozamra számított N2O kibocsátás magasabb és a CH4 felvétel magasabb. Ezek mellett szerették volna meghatározni a biodinamikus gazdálkodás lehetséges hatásait, illetve azokat a főbb tényezőket, amelyek segíthetnek meghatározni a csökkentés lehetőségeit.
Eredmények
N2O és CH4 áramlás
A kutatók úgy találták, hogy az N2O áramlás valamennyi művelési rendszerben a füveshere esetében volt a legalacsonyabb és a silókukoricánál volt a legmagasabb, két nagy kibocsátási eseménnyel. Az első csúcs a CONFYM rendszerben a trágya kijuttatása és a szántás után következett be, míg a CONMIN rendszerben megfigyelt áramlás az első ásványi trágya kijuttatása, valamint a silókukorica vetése után volt megfigyelhető. A második nagy N2O kibocsátási hullám, amely az összes rendszerben mérhető volt, a silókukorica termesztése során a második trágyázást követően mutatkozott. A silókukorica után következett a zöldtrágya szakasz, melynek kezdetére szintén jellemző volt a megemelkedett N2O áramlás. A metán kibocsátás mutatott némi eltérést az egyes művelési rendszerek között, némi CH4 felvétellel a BIODYN és CONMIN, illetve alacsony, vagy 0 nettó CH4 kibocsátással a BIOORG és NOFERT rendszerekben. A CONFYM jelentős CH4 forrásnak bizonyult, kibocsátási csúcsokkal közvetlenül a trágya kijuttatása és a szántás után, valamint a silókukorica utáni második trágyázáskor.
Egységnyi területre vonatkozó üvegházhatású gázkibocsátás
A kutatók megállapították, hogy, a füveshere szakasz kivételével, az ökológiai rendszerekben (BIODYN, BIOORG) a silókukorica és a zöldtrágya szakaszban egységnyi területre vonatkoztatva egyaránt alacsonyabb az N2O kibocsátás, a szokványos művelési rendszerekhez képest. A silókukorica esetében a legalacsonyabb N2O kibocsátást a BIODYN, míg a legmagasabbat a CONFYM rendszernél tapasztalták. A BIODYN rendszernél mérték a legalacsonyabb N2O kibocsátást a vizsgálat teljes időtartamában, a silókukorica szakaszt is beleértve. A statisztikai számítások azt igazolták, hogy a CONFYM rendszerben szignifikáns módon magasabb volt a CH4 kibocsátás, de a többi rendszer között nem volt lényeges eltérés. A művelési rendszerek hatása a silókukorica fázisban volt a legkifejezettebb.
N2O kibocsátás egységnyi hozamra vonatkozóan
A terméshozamra vonatkoztatott N2O kibocsátást csak a silókukoricára vonatkozóan vizsgálták. A BIODYN rendszernél mérték messze a legalacsonyabb N2O kibocsátást, a legmagasabbat pedig a NOFERT rendszernél. A többi művelési rendszerben a mért értékek e kettő közt helyezkedtek el, hozzávetőlegesen egy közepes szinten. 2013-ban a kukorica hozamok a CONFYM és CONMIN rendszerekben voltak a legmagasabbak, míg a BIODYN és BIOORG rendszerekben szignifikánsan alacsonyabb mennyiséget értek el. A NOFERT rendszerben a CONFYM hozamának kb. a felét érték el. Az ökológiai rendszerek 2013-ban mintegy 23%-kal hoztak kevesebbet, az öko és a szokványos rendszerek átlag hozamai alapján számolva. A kutatók megfigyelései alapján az egységnyi területre számított N2O kibocsátás átlagosan 40,2%-kal alacsonyabb volt az ökológiai gazdálkodási rendszerekben a szokványosokéhoz képest.
Az egyes rendszerek értékelésekor a kutatók megállapították, hogy az N2O kibocsátás összefüggésben áll a talaj szerves széntartalmával és a mikrobákkal. Korábbi tanulmányokban kimutatták, hogy a DOK tartamkísérletben az eltérő gazdálkodási módok következtében a talaj szerves széntartalma és a mikroba biomassza eltérő módon alakult, a NOFERT rendszerben volt a legalacsonyabb és a BIODYN rendszerben a legmagasabb.
A gazdálkodási rendszereknek a talaj mikroba közösségeire gyakorolt hatásának tanulmányozása során megállapították, hogy a BIOORG és a BIODYN rendszerekben más a mikroba összetétel, mint a CONMIN és a NOFERT rendszerekben, és a CONFYM pedig egy ezektől eltérő közösséget mutatott.
Az ökológiai gazdálkodásban a talajt nemcsak a növény termesztésére szolgáló közegként kezelik, hanem a mikroorganizmusok élőhelyének is tekintik, törekednek arra, hogy a szerves anyagok segítségével növeljék a talaj termékenységét és serkentsék a tápanyagok körforgását és mindez kétségtelenül hatással van az N2O kibocsátásra is.
A vizsgálat során a kutatók nem találtak szignifikáns eltérést az egységnyi területre számított CH4 kibocsátásban az ökológiai és a szokványos művelési módok között.
Megállapították, hogy a BIODYN rendszer N2O kibocsátása területre vonatkoztatva egyértelműen alacsonyabb, mint a BIOORG rendszeré. A hozamra számított N2O kibocsátás is alacsonyabbnak mutatkozott a BIODYN rendszerben. A két rendszer közötti fő eltérés az alkalmazott szilárd trágya típusában van. A biodinamikus gazdaságokban komposztált, az ökológiaiban érlelt trágyát használtak, a növény számára elérhető N mennyiségében jelentős eltérés nem volt. A biodinamikus rendszerről megállapították azt is, hogy itt a legmagasabb a talaj szerves széntartalma és a mikroba biomassza mennyisége.
Az ökológiai gazdálkodási rendszerek, a szokványosakhoz viszonyítva, nagyobb ökoszisztéma szolgáltatást és társadalmi előnyöket nyújtanak, így az ökológiai intenzifikáció nemcsak a klímaváltozás mérséklésére lehet hatással, hanem emellett a társadalmi-gazdasági tényezőkre is, amelyek ugyancsak fontosak a mezőgazdaság fenntarthatósága szempontjából.
A biotermékekért napjainkban adott ártöbbletet figyelembe véve az ökológiai gazdálkodás 22-35%-kal jövedelmezőbb, mint a szokványos gazdálkodás és a haszon-költség arány 20-24%. Felár nélkül az ökológiai gazdálkodás kevésbé lenne jövedelmező. Azonban ha figyelembe vesszük a külső környezetvédelmi költségeket, az valószínűleg elősegíti az ökológiai gazdálkodás terjedését.
Fordította: Nagy Judit
Forrás: www.ncbi.nlm.nih.gov
(Biokultúra 2020/2-3)
