На протяжении десятилетий продуктивность сельского хозяйства росла: улучшалась генетика, совершенствовались агрономия и механизация, более рационально использовались ресурсы. Цифры с 1940-х годов впечатляют:
- урожайность пшеницы выросла в три раза,
- кукурузы – в шесть раз.
Ключевую роль в этой трансформации сыграл семеноводческий сектор. Появились более урожайные, устойчивые и лучше адаптированные к потребностям фермеров сорта. Но что, если часть истории о повышении производительности тихо разворачивается не в рамках селекционных программ или в цехах, а в самой атмосфере?
В недавнем докладе Национального бюро экономических исследований США (NBER) высказывается предположение, что повышение концентрации углекислого газа (CO₂) в атмосфере в большей степени способствовало росту урожайности сельскохозяйственных культур, чем принято считать в большинстве экономических и политических моделей. Этот вывод заслуживает пристального внимания как политиков, так и представителей семеноводческой отрасли.
Идею о том, что углекислый газ способствует росту растений, вряд ли можно назвать революционной. Физиологи растений знают об удобрительном эффекте CO₂ уже более 200 лет. Производители в коммерческих теплицах активно используют углекислый газ для ускорения фотосинтеза и повышения урожайности.
Настоящие споры всегда велись вокруг масштабов этого явления. Большинство существующих оценок основаны на результатах контролируемых экспериментов. Например в камерах для выращивания растений или в условиях обогащения воздуха углекислым газом, которые ограничены географически и с точки зрения практического применения.
Исследование Национального бюро экономических исследований США основано на другом подходе. Вместо того чтобы манипулировать уровнем CO₂, ученые наблюдают за его естественными колебаниями. Используя данные со спутников Орбитальной углеродной обсерватории НАСА, исследователи отследили ежегодные колебания уровня CO₂ в тысячах округов США и напрямую связали их с реальной урожайностью кукурузы, сои и озимой пшеницы в период с 2015 по 2022 год.
Результаты впечатляют. Согласно исследованию, увеличение концентрации CO₂ в атмосфере на 1 часть на миллион (промилле) приводит к среднему увеличению урожайности на:
- 0,17 % для кукурузы,
- 0,20 % для сои,
- 0,55 % для озимой пшеницы.
Эти показатели выше, чем в большинстве полевых экспериментов, особенно в отношении пшеницы – культуры, имеющей стратегическое значение для человечества.
Биологическое объяснение этого эффекта хорошо известно. Пшеница и соя относятся к культурам с С₃-фотосинтезом, которые напрямую реагируют на повышение уровня CO₂ в процессе фотосинтеза. Кукуруза, относящаяся к культурам с С₄-фотосинтезом, получает косвенную выгоду за счет повышения эффективности использования воды. Результаты исследования хорошо согласуются с данными о физиологии растений.
Еще более провокационно звучит предположение авторов исследования о том, что с середины XX века техногенный прогресс стал играть ключевую роль в повышении урожайности благодаря увеличению содержания CO₂.
Последствия этого исследования выходят за рамки агрономии и затрагивают политику. Статистические модели, используемые для оценки ущерба, наносимого сельскому хозяйству из-за изменения климата, вообще не учитывают влияние CO₂ в качестве элемента питания для сельхозкультур, что приводит расхождениям в оценках будущего ущерба для сельского хозяйства.
В статье NBER не утверждается, что использование CO₂ в качестве удобрения перевешивает климатические риски. Авторы прямо заявляют: эффект от использования CO₂ в качестве удобрения ослабевает при более высоких концентрациях, не компенсирует экстремальную жару и может сопровождаться изменением питательной ценности сельскохозяйственных культур. Однако если рассматривать CO₂ исключительно как загрязняющее вещество, не признавая его биологическую роль, это может привести к систематическим ошибкам в политическом моделировании.
Поэтому в селекции нужно учитывать этот фактор. Это важно для выведения сортов, способных преобразовывать фотосинтез с участием углекислого газа в стабильный урожай, что может поменять наше представление об инновациях селекционного в выведении новых сортов сельхозкультур.
Светлана ДАРЕНСКИХ, «ГлавАгроном»