Фото: із відкритих джерел
Міжнародний інститут дослідження рису (IRRI) підбив підсумки трирічного проєкту REMET-Rice, який збирав дані про джерела метану в рисових системах і тестував підходи до переходу на низьковикидне вирощування. У фокусі — водний режим, ґрунтові добавки, селекція та моделювання викидів.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на сайт Global Agriculture.
Міжнародний інститут дослідження рису (IRRI) разом із партнерами провів дводенний підсумковий воркшоп трирічного проєкту Reducing Methane Emissions From Rice (REMET-Rice). Дослідження було спрямоване на те, щоб краще зрозуміти, як у рисових агросистемах утворюється метан (CH4) та інші парникові гази, і які методики та протоколи можуть допомогти перевести вирощування рису в режим нижчих викидів.
У матеріалі зазначається, що рисове виробництво є помітним джерелом викидів у сільському господарстві — близько 40 млн т метану на рік. Також наголошено, що метан має коротший «життєвий цикл» в атмосфері, ніж CO2, але здатен утримувати тепло у 28–80 разів ефективніше, що робить його важливим чинником кліматичних змін у ближчій і середній перспективі.
За час роботи REMET-Rice команда фізіологів, ґрунтознавців, мікробіологів, селекціонерів, агрономів, кліматологів і фахівців із даних зібрала великі масиви інформації про рівні викидів, властивості ґрунтів, ознаки рослин, результати мікробіологічних аналізів тощо. Заявлена мета — створити основу для пошуку біомаркерів низьковикидних рисових систем і для перевірки як «кліматичних», так і агрономічних ефектів технологій, які потенційно можуть застосовувати фермери.
Що показали випробування: вода, ґрунтові добавки та технології
Чергове зволоження й підсушування (AWD) у проєкті названо найефективнішою стратегією зниження метану: у контрольованих випробуваннях REMET-Rice скорочення викидів сягало до 70%. Водночас дослідники вказали на розрив між потенціалом і впровадженням: рівень застосування AWD оцінено лише у 5% глобально та 12% на Філіппінах. Серед причин — потреба в точному контролі рівня води та надійному зрошенні; на практиці часто використовують інші пороги підсушування (наприклад, -10 см замість рекомендованих -15 см).
Сульфатні добавки (зокрема фосфогіпс) розглядаються як шлях зменшення метану через пригнічення мікробних процесів, що його утворюють. У матеріалі пояснюється механізм: сульфат виступає альтернативним акцептором електронів і стимулює розвиток бактерій, які конкурують із метаногенами за джерела енергії. Дані проєкту вказують, що ефект проявлявся за умов постійного затоплення, а для отримання результату важливими є строки внесення (поділ дози між базальним внесенням і фазою ініціації волоті) та врахування конкретних умов ґрунту й води.
Біочар у REMET-Rice вивчали в контексті практичного внесення малими нормами з можливістю локального виробництва з рисового лушпиння та соломи у дрібних господарствах. На відміну від підходів, де застосовують 10–20 т/га, у проєкті акцент зроблено на низьких нормах; зазначено, що як технологія вилучення вуглецю біочар може відігравати роль у «carbon avoidance» у поєднанні з органічними добривами.
Enhanced Rock Weathering (ERW) — внесення подрібнених силікатних порід у рисові поля для уловлювання атмосферного CO2. Випробування в Каліфорнії та на Філіппінах на різних типах ґрунтів підтвердили роль ERW у секвестрації вуглецю та показали, що внесення ERW суттєво впливало на зниження викидів N2O, особливо на суглинкових ґрунтах.
Насіння з залізним покриттям у поєднанні з прямим висівом (DSR) описано як інтегроване рішення для DSR — альтернативи пересаджуванню, що економить працю. У матеріалі зазначено, що покриття пригнічує метан, підвищуючи доступність заліза як альтернативного акцептора електронів, і дає змогу знижувати викиди без суттєвих втрат урожайності. Водночас технологія, за даними проєкту, краще підходить для вологого DSR і є менш ефективною у сухих схемах DSR.
Сівозміни, азот і мінливість викидів
Окремий блок REMET-Rice стосувався диверсифікації культур і варіативності викидів: аналізували послідовності рис–рис, рис–кукурудза та рис–маш, щоб зрозуміти динаміку парникових газів на рівні системи. Також тестували різні стратегії управління азотом, зокрема оптимізовані внесення та біодобрива. У матеріалі підкреслено очікування, що удобрені рисові системи матимуть вищі кумулятивні викиди метану та закису азоту, ніж неудобрені. Історичний огляд польових даних, на який посилаються автори, підтверджує: викиди не є сталими й сильно залежать від сезону, водного режиму та способу закладання посіву.
Пошук низьковикидних сортів і механізми утворення метану
У межах селекційного напряму протестували 26 генотипів у 10 середовищах і визначили сорти зі стабільно нижчими та вищими викидами. Водночас дослідники застерігають, що взаємодія «генотип × середовище» (G×E) є дуже сильною, а органічний вуглець ґрунту (SOC) може бути домінантним чинником метану: ділянки з високим SOC стабільно давали високі викиди незалежно від сорту. Як один із практичних підходів до зниження інтенсивності викидів (метан на одиницю зерна) команда називає добір високоврожайних скоростиглих сортів, які менше часу перебувають у полі.
Дослідження ранньої енергії росту (early vigor) показало складні зв’язки між ростом рослин і газообміном: інтенсивне кущення та розвиток коренів можуть забезпечувати вуглець для утворення метану, але більша листкова маса здатна транспортувати кисень у ризосферу й стимулювати метанотрофів (бактерій, що споживають метан). У матеріалі зазначено, що деякі сорти мали сильний early vigor, але були вищими емітентами на вегетативній стадії.
Окремо вивчали гібридний рис як потенційний напрям «кліматично розумних» сортів. У матеріалі вказано, що гібриди часто потребують більше азоту, але їхні корені можуть бути більш розвиненими та пористими, що потенційно посилює транспорт кисню й окиснення метану. Зв’язки між батьківськими лініями, гібридами та викидами ще потребують подальшого аналізу, однак деякі лінії названо перспективними як низьковикидні. Подальші селекційні стратегії планують фокусувати на скоростиглих гібридах, щоб зменшувати час у полі та загальну інтенсивність викидів.
Механістичні дослідження анатомії рослин у проєкті описують рис як «соломинки»: губчасті тканини полегшують транспорт метану з ґрунту в атмосферу. При цьому сорти, що формують щільні фізичні бар’єри в коренях, можуть ускладнювати потрапляння метану в рослину, водночас пропускаючи кисень до кінчиків коренів, де метан може окиснюватися до викиду.
У напрямі ґрунтових мікробіомів застосували shotgun metagenomics і ідентифікували понад 10 000 видів у ризосфері рису. За висновками, у середовищах із високими викидами ключову роль відіграють метаногени, тоді як у сухий сезон помітнішим стає внесок метанотрофів у зниження викидів. Команда також ізолювала нові штами метанотрофів і досліджувала можливість використання кабельних бактерій, які можуть зменшувати метан через окиснення сульфіду в ґрунтовому хімічному циклі.
Моделювання та наступні кроки
Для узагальнення та «операціоналізації» результатів у проєкті розробили й валідовали ORYZA Rice Model Version 4 — інструмент для прогнозування впливу різних практик управління та екологічних чинників на викиди метану. У матеріалі зазначено, що подібні інструменти можуть бути важливими для майбутніх вуглецевих ринків, корпоративної звітності та виконання національно визначених внесків (NDCs).
Далі команда планує змістити фокус на додаткову валідацію в умовах господарств (on-farm), ширшу співпрацю навколо використання ORYZA для «рисового» вуглецевого обліку та розвиток мікробіомних досліджень. Також згадуються можливі багатолокаційні випробування та оцінка економічної доцільності, щоб низьковикидні рішення були не лише науково обґрунтованими, а й доступними та практичними для дрібних виробників.
Що це означає для виробників
- Найбільший потенціал швидкого скорочення метану вказано за водного менеджменту (AWD), але його масштабування впирається в контроль рівня води та надійність зрошення.
- Ґрунтові добавки (сульфатні матеріали, біочар) і технології на кшталт ERW можуть давати ефект за певних умов — критичними є строки внесення та тип ґрунту.
- Селекційні підходи мають враховувати сильну залежність викидів від середовища та SOC; як практичний орієнтир згадано високоврожайні скоростиглі сорти/гібриди для зниження інтенсивності викидів.