Масштабный анализ 40 научных работ показал, что аграрная наука не имеет единого подхода к изучению влияния методов земледелия на климат. Исследователи редко одновременно изучают, как методы управления плодородием почвы влияют на усвоение удобрений культурами и на выбросы парниковых газов. Это мешает выработать практики, которые позволили бы повысить урожайность и одновременно снизить вред для экологии.
Обзор, опубликованный в журнале Discover Soil, выявил, что учёные работают с тремя этими направлениями изолированно. В результате остаётся неясным, помогают ли агротехнологии, повышающие эффективность удобрений, также сокращать выбросы закиси азота – парникового газа, который почти в 300 раз мощнее углекислого газа.
Проанализированные исследования посвящены четырём основным группам методов: комплексному управлению плодородием, применению органических добавок (биоуголь, компост, навоз), использованию удобрений повышенной эффективности и точному земледелию. Эти подходы могут повысить эффективность усвоения азота растениями на 10–40% и сократить выбросы закиси азота на 10–50% в зависимости от конкретных условий. Сейчас в среднем растения усваивают лишь 30–50% внесённого азота, а остальное попадает в окружающую среду, в том числе в виде парниковых газов.
Авторы обзора отмечают, что даже при наличии обнадёживающих результатов общую картину составить трудно. Эффект от применения одних и тех же технологий, например биоугля, сильно зависит от дозировки удобрений, типа почвы, климата и сезона. Кроме того, в исследованиях используются разные и не всегда сопоставимые показатели. Так, эффективность усвоения азота измеряли в 70% работ, выбросы закиси азота – в 65%, а содержание органического углерода в почве – только в половине. Это не позволяет систематизировать данные и делать универсальные выводы.
Проблему усугубляет неполнота географических данных: в 26 из 40 изученных работ страна или регион проведения эксперимента не были указаны вовсе. Это критично, поскольку агросистемы в мире сильно различаются. В Северной Америке и Европе существует проблема избытка азотных удобрений и высоких рисков выбросов, тогда как во многих странах Африки к югу от Сахары наблюдается нехватка питательных веществ в почве.
По мнению авторов обзора, для разработки действенных и масштабируемых агротехнологий будущие исследования должны быть комплексными. Необходимо в рамках одного эксперимента измерять свойства почвы, объём внесённых удобрений, урожайность и объём выбросов парниковых газов, используя единую терминологию. Только такой системный подход позволит находить решения, которые будут одновременно отвечать задачам продовольственной безопасности и борьбы с изменением климата.