Emisiile de gaze cu efect de sera (GES), in special oxidul de azot (N2O), metanul (CH4) si dioxidul de carbon (CO2), sunt cunoscute ca fiind principalele contributii la schimbarile climatice in ceea ce priveste incalzirea atmosferica. O proportie semnificativa din aceste GES, plus amoniacul (NH3), sunt emise din solurile agricole. Gasirea modalitatilor de reducere a emisiilor de GES si a amoniacului induse de agricultura are un potential mare de a atenua schimbarile climatice si poluarea aerului.
Acest articol va descrie modul in care combinatia dintre analizorul de concentratie de gaz Picarro G2508 cu cinci specii si camera automata de flux de sol eosAC de la Eosense ii ajuta pe cercetatori sa inteleaga si sa avanseze agricultura inteligenta din punct de vedere climatic.
Utilizarea Metodelor Naturale in Agricultura pentru a Reduce Emisiile de GES
Profesoara Eri Saikawa, de la Universitatea Emory, din Atlanta, Georgia, a efectuat cercetari asupra utilizarii diferitelor sisteme de culturi de acoperire pentru a reduce necesitatea ingrasamintelor azotice sintetice si, implicit, pentru a reduce emisiile de GES provenite din solul agricol.
Cercetarea ei se concentreaza pe practicile agricole pentru cultivarea porumbului, deoarece acesta este cel mai mare consumator de ingrasaminte sintetice cu azot. Ea a comparat emisiile de GES utilizand solul descoperit/fara culturi de acoperire si culturile de acoperire precum trifoiul alb (numit mulci viu), secara si trifoiul rosu (Figura 1).
Metodologie de Teren
Studiile de teren au fost efectuate in Georgia, pe ferma experimentala agricola a Universitatii din Georgia.
In 2018, echipa sa a utilizat analizorul Picarro G2508 si camerele manuale pentru a calcula acumularea gazelor si fluxurile de N2O, CH4, CO2 si NH3 in timp in aceste patru sisteme. In 2021, ea a masurat emisiile de GES din sase parcele folosind G2508, atat camere manuale, cat si camere automate de la Eosense.
Au fost aplicate tratamente diferite de azot pentru fiecare dintre practici. Acestea au variat de la 250 kg/ha pentru solul descoperit la 50 kg/ha pentru mulciul viu. Una dintre primele observatii a fost diferenta semnificativa in sanatatea solului dintre parcele. Va rugam sa consultati Figura 2.
Masuratorile emisiilor si fluxurilor de sol au furnizat rezultate utile. Cu sistemul Picarro/camera manuala utilizat in 2018, Dr. Saikawa a observat ca la inceputul sezonului au fost fluxuri mai mari de CO2 din mulciul viu, dar nu prea diferite la sfarsit. Asa cum era de asteptat, fluxurile de N2O au crescut imediat dupa fertilizarea solului descoperit si a secarei. Dar surprinzator, au fost fluxuri si mai tarziu in sezon cand mulciul viu murea. Pentru CH4, solul a actionat ca un consumator la inceput si la sfarsitul sezonului, cu solul descoperit actionand ca un consumator mai slab decat solul culturilor de acoperire.
Utilizand datele din masuratori pentru a calcula echivalentul carbonului net (CE) al fiecarei practici agricole, ea a constatat ca mulciul viu avea cel mai scazut CE net, indicand faptul ca practica mulciului viu ar putea fi utilizata pentru a reduce GES.
Cercetarea a continuat in 2021 pe trei practici agricole – sol descoperit, secara si intercultivare (porumb cu soia). Fiecare dintre aceste tipuri de campuri au fost impartite in sectiuni cu grade variabile de pesticide si erbicide active (niciunul, scazut si ridicat). Cercetarea a inclus, de asemenea, patru replici pentru fiecare dintre cele trei tipuri de culturi. Consultati Figura 3 pentru distributia parcelelor de teren in 2021.
Masuratorile utilizand camerele manuale si G2508 au fost efectuate pe parcele in fiecare saptamana. Cu toate acestea, a durat aproximativ ~12 ore folosind camerele manuale pentru a obtine masuratori de flux din fiecare parcela.
Masuratorile utilizand camerele automate de la Eosense si G2508 au fost colectate pe o perioada de aproximativ ~24-36 de ore saptamanal, ceea ce i-a permis echipei sale sa colecteze mai multe masuratori de flux in timp. Densitatea datelor a fost mult mai mare cu sistemul automat si i-a permis sa observe schimbarile in modelul de emisie pe parcursul perioadei de 36 de ore de desfasurare – lucru care nu a fost posibil folosind camerele manuale.
Compararea Rezultatelor Masuratorilor continue si Manuale ale Gazelor
Datorita faptului ca masuratorile manuale au produs doar patru masuratori de flux pe saptamana, numarul de puncte de date a fost mult mai mic in comparatie cu masuratorile automate. Au fost detectate cateva valori extreme de mari neexplicate in metoda manuala care nu au fost replicate de setul de date automate. Acum, pentru a analiza rezultatele monitorizarii gazelor, eliberarea de CO2 nu a variat semnificativ in timp in parcelele cu secara si intercultivare.
Imediat dupa fertilizare, a fost detectata o explozie mare de N2O atat in metodele automate, cat si in cele manuale, asa cum era de asteptat. Eliberarea de N2O masurata a fost foarte mare (supraestimata) in metoda manuala in comparatie cu o crestere constanta a eliberarii masurate cu camerele automate.
Rezultatele pentru metan au corelat bine intre masuratorile automate si manuale. Datele din aceste metode au aratat ca solurile pareau sa serveasca atat ca un consumator, cat si ca un flux pentru metan.
Explozii de amoniac au fost masurate imediat dupa fertilizare si din nou dupa irigare in configuratia continua. Masuratorile manuale nu au putut fi efectuate in timpul irigarii, astfel incat exista un decalaj in momentul datelor in timpul masuratorilor manuale, adica unele dintre explozii masurate in metoda continua nu au fost capturate in metoda manuala. Din nou, deoarece masuratorile manuale au fost efectuate dimineata, acele esantioane au ratat exploziile aparute mai tarziu in zi gasite in metoda automata.
O revizuire completa a datelor obtinute in timpul lucrarilor de teren din 2018 si 2021 este disponibila in webinarul „Cuantificarea Emisiilor de GES si a Fluxurilor de Amoniac intr-o Ferma Experimentala cu Masuratori Automate si Manuale.”
Concluzii si Recomandari
Echipa de cercetare ar dori sa evalueze in continuare momentul obtinerii probelor manuale, deoarece exista potential de supraestimare sau subestimare a mediei zilnice din aceasta metoda. In plus, in sud-estul Statelor Unite lipsesc datele privind emisiile de GES din practicile agricole, in special pentru culturile de porumb. Compararea rezultatelor utilizand masuratori automate pe o perioada de 36 de ore versus masuratorile manuale o data pe saptamana a aratat ca emisiile pot varia foarte mult in functie de momentul zilei si momentul din timpul sezonului de crestere, in special imediat dupa fertilizare si irigare.
Prin posibilitatea de a efectua masuratori frecvente in timp si stiind cand sa efectueze masuratorile, cercetatorii pot obtine date mai precise despre modul in care diferitele practici agricole afecteaza emisiile de GES si amoniac si pot dezvolta modele mai bune care pot fi folosite in viitor pentru a promova practici agricole mai eficiente din punct de vedere climatic.
