CC BY
39
Научная статья
УДК 332.3; 551.588.7
doi: 10.18522/1026-2237-2024-1-76-88
ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ УГЛЕРОДНОГО СЛЕДА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ: СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ
Бэлла Александровна Красноярова1, Антон Евгеньевич Назаренко2, Татьяна Геннадьевна Плуталова3, Софья Николаевна Шарабарина4^
1,2, з, 4 Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
2 harret1992@mail. ru
3 plutalova. tg@gmail. com
4 sharabarinasof@gmail. comB
Аннотация. Изучение составляющих углеродного баланса и возможностей его регулирования при разных видах землепользования является актуальной научной задачей в рамках глобальной проблемы увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере и развития концепции углеродной нейтральности. В данной работе проведена оценка углеродного следа сельскохозяйственного предприятия на основе анализа возможностей углеродных калькуляторов Cool Farm Tool, AgRe-Calc, Farm Carbon и Ex-Act V9.4, а также Методики количественного определения объемов поглощения парниковых газов, утвержденной Приказом Минприроды РФ № 371 от 27.05.2022. Расчеты проводились на примере предприятия, расположенного в Бур-линском районе Алтайского края. Результаты исследования показали, что наибольший углеродный след образует выращивание льна, несколько меньший - посевы подсолнечника и пшеницы, наиболее низкий - кормовые культуры. Различия в оценках по разным методикам зафиксированы не только в полученных общих объемах углеродного следа, но и в структуре углеродного следа для каждой культуры.
В целом в России и за рубежом существуют различные подходы к определению углеродного следа. Подход, используемый в углеродных калькуляторах, предполагает, что весь так или иначе образованный в процессе хозяйственной деятельности углерод формирует углеродный след, тогда как методика Минприроды 2022 г. учитывает сельскохозяйственные угодья и в качестве важного поглотителя, резервуара углерода.
Ключевые слова: парниковые газы, углеродные калькуляторы, изменение климата, углеродный след, эмиссия углерода, сток углерода, сельскохозяйственное землепользование, Алтайский край
Для цитирования: Красноярова Б.А., Назаренко А.Е., Плуталова Т.Г., Шарабарина С.Н. Особенности оценки углеродного следа в сельском хозяйстве: сравнительный анализ методических подходов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2024. № 1. С. 76-88.
Благодарности: исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-27-00253 «Трансформация системы землепользования как инструмент регулирования углеродного баланса аграрного региона», https://rscf.ru/project/23-27-00253/, в Институте водных и экологических проблем СО РАН.
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Original article
FEATURES OF ASSESSMENT THE CARBON FOOTPRINT IN AGRICULTURE: COMPARATIVE ANALYSIS OF METHODOLOGICAL APPROACHES
Bella A. Krasnoyarova1, Anton E. Nazarenko2, Tatyana G. Plutalova3, Sofya N. Sharabarina4B
i, 2,3,4 jnstitute for Water and Environmental Problems, Siberian Branch, RAS, Barnaul, Russia
2 harret1992@mail. ru
3 plutalova. tg@gmail. com
4 sharabarinasof@gmail. comB
© Красноярова Б.А., Назаренко А.Е., Плуталова Т.Г., Шарабарина С.Н., 2024
Abstract. The study of the components of the carbon balance and the possibilities of its regulation for different types of land use is an urgent scientific task within the framework of the global problem of increasing concentrations of greenhouse gases in the atmosphere and the development of the concept of carbon neutrality. In this article, an assessment of the carbon footprint of the farm was carried out based on an analysis of the capabilities of carbon calculators Cool Farm Tool, AgRe-Calc, Farm Carbon and Ex-Act V9.4, as well as the Methodology for quantitative determination of greenhouse gas absorption volumes, approved by Order of the Ministry of Natural Resources of the Russian Federation No. 371 dated 05/27/2022. Calculations were carried out using the example of the farm located in the Burlinsky region of the Altai region. The results of the study showed that the largest carbon footprint of the considered farm is formed by the cultivation offlax, somewhat smaller by sunflower and wheat crops, and the lowest by fodder crops. Differences in estimates based on different methods are recorded not only in the resulting total carbon footprints, but also in the structure of the carbon footprint for each crop.
In general, in Russia and abroad there are different approaches to determining the carbon footprint. The approach used in carbon calculators assumes that all carbon generated in one way or another during economic activity forms a carbon footprint, while the 2022 methodology of the Ministry of Natural Resources also takes agriculture into account as an important sink and carbon reservoir.
Keywords: greenhouse gases, carbon calculators, climate change, carbon footprint, carbon emissions, carbon stock, agricultural land use, Altai region
For citation: Krasnoyarova B.A., Nazarenko A.E., Plutalova T.G., Sharabarina S.N. Features of Assessment the Carbon Footprint in Agriculture: Comparative Analysis of Methodological Approaches. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2024;(1):76-88. (In Russ.).
Acknowledgments: the research was carried out at the expense of the Russian Science Foundation grant No. 23-27-00253 "Transformation of the land use system as a tool for regulating the carbon balance of an agricultural region", https://rscf.ru/en/project/23-27-00253/, at the Institute for Water and Environmental Problems SB RAS.
This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY4.0).
Введение
Изменение климата, обусловленное природными и антропогенными факторами, признано одним из самых серьезных вызовов, стоящих перед человечеством. Различные инициативы международного сообщества [1-6] определяют и демонстрируют основные направления научных исследований и практических действий по снижению концентраций парниковых газов в атмосфере Земли, а также по содействию адаптации к изменению климата. Однако лишь с 2000-х гг. началось детальное изучение влияния землепользования в глобальном масштабе на взаимодействие подстилающей поверхности и атмосферы Земли с позиций формирования потоков парниковых газов и энергии. Результаты этих исследований опубликованы в специальных докладах МГЭИК «Землепользование, изменение в землепользовании и лесное хозяйство» [5] и «Изменение климата и суша» [6].
Вклад землепользования (сельского хозяйства, лесного хозяйства и других видов землепользования - по определению МГЭИК) в глобальную эмиссию парниковых газов очень существен и составляет 23 %, в том числе около 13 % выбросов CO2, 44 % метана (CH4) и 81 % закиси азота (N2O) за 2007-2016 гг. [6]. С другой стороны, землепользование является одновременно и мощным поглотителем СО2: глобальные модели оценивают его углероддепонирующую способность в 11,2±2,6 ГтСО2/год из атмосферы в течение 2007-2016 гг. Все это указывает на значимость всестороннего изучения составляющих углеродного баланса в разных типах экосистем и при разных видах землепользования.
В рамках данного научного направления в последние годы активно развивается концепция углеродного следа. Углеродный след (англ. carbon footprint) - совокупность всех выбросов парниковых газов, произведённых прямо и косвенно отдельным человеком либо организацией, предприятием или определенным продуктом. По ГОСТ ИСО 14067-2021 «Газы парниковые. Углеродный след продукции. Требования и руководящие указания по количественному определению», углеродный след продукции - это сумма выбросов парниковых газов и поглощений парниковых газов в продукционной системе, выраженная в единицах С02-эквивалента и основанная на оценке жизненного цикла продукции с использованием одной категории воздействия - изменение климата.
В российской научной литературе на сегодняшний день очень мало исследований, посвященных оценке углеродного следа в сельском хозяйстве. Можно отметить работы следующих авторов: О.Э. Суховеевой [7, 8], Д.В. Карелина и др. [9], А.С. Строкова [10], Н.Ю. Нестеренко [11]. Незаслуженно мало внимания уделяется изучению составляющих углеродного баланса в сельскохозяйственном землепользовании в противовес аналогичным работам в лесном секторе и промышленности.
Цель настоящего исследования - сравнительный анализ и апробация разных методических подходов при оценке углеродного следа модельного сельхозпредприятия; разработка рекомендаций по применению инструментов расчета углеродного следа растениеводства.
Материалы и методы исследования
В рамках исследования проведена оценка углеродного следа растениеводческого предприятия, расположенного в Бурлинском районе Алтайского края. Край входит в топ-10 аграрно ориентированных регионов страны, отличается широким спектром агроклиматических условий, характеризуется самым большим пашенным полем в РФ.
Изучаемое предприятие расположено в степной зональной области, Кулундинской ландшафтной провинции (каштановые почвы); занимается возделыванием 5 видов сельскохозяйственных культур на общей площади 3400 га (рис. 1).
Рис. 1. Карта-схема посевных площадей предприятия (Ландшафтная карта Алтайского края. Масштаб 1:500000. ИВЭП СО РАН, 2016) / Fig. 1. Map of the farm's sown area (Landscape map of the Altai region.
Scale 1:500000. IWEP SB RAS, 2016)
В качестве исходных данных для расчета углеродного следа выступают данные о посевных площадях сельскохозяйственных культур, урожайности, применяемых способах обращения с растительными остатками, удобрениях и средствах защиты посевов, а также данные о расходе топлива в процессе проведения сельскохозяйственных работ. Исходные данные получены в ходе выездного анкетирования руководства предприятия в июле 2023 г. (табл. 1).
Таблица 1 / Table 1
Исходные данные (2022 г.) / Research database (2022)
Культура S, га Урожай, т Обращение с растительными остатками Годовой расход топлива (ДТ), л. Удобрение, объем внесения Средства защиты посевов (объем внесения)
Пшеница яровая 500 1 300 Измельчаются, запахиваются 18 000 №К 16-16-16(6), 100 кг/га «Торнадо-540» (1,5 кг/га), «Балерина Форте» (1л/га), «Борей Нео» (0,1 л/га)
Подсолнечник 1 200 1 320 Измельчаются, запахиваются 16 800 №(Б) 20:20(14), 70 кг/га «Торнадо-540» (1,5 кг/га), «Балий» (0,6л/га), «Борей Нео» (0,1 л/га),
«Мортира» (0,05 кг/га), «Квик-степ» (0,8л/га)
Сенаж 200 1 600 Скашиваются (продукция) 3 000 АМУ 40 %, 80 кг/га «Борей Нео» (0,1 л/га), «Балерина Форте» (1л/га)
Лён 1 100 1 320 Измельчаются, запахиваются 39 600 АМУ 40 %, 70 кг/га «Торнадо-540» (1,5 кг/га), «Борей Нео» (0,1 л/га), «Хакер» (0,1 кг/га), «Гербитокс» (0,6л/га), «Магнум» (0,004 кг/га), «Граммидицид Миура» (1 л/га), «Ф Кредо» (0,5 л/га)
Суданская трава (суданское сорго) 400 1 400 Скашиваются (продукция) 3 200 АМУ 40 %, 70 кг/га -
Оценка проведена с использованием четырех широко распространенных углеродных калькуляторов: Cool Farm Tool, AgRe-Calc, Farm Carbon и Ex-Act V9.4 (табл. 2), а также Методики количественного определения объемов поглощения парниковых газов, утвержденной Приказом Минприроды РФ № 371 от 27.05.2022 (далее - методика Минприроды). Углеродные калькуляторы - это специальные программы для расчета выбросов парниковых газов для фермеров, занимающихся растениеводством или животноводством. Все они основываются на Руководящих принципах национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК 2006 г. (с последними дополнениями и обновлениями) и работают преимущественно онлайн (необходима регистрация).
В общем виде структура углеродного следа растениеводства в рассматриваемых углеродных калькуляторах включает в себя сумму выбросов парниковых газов, вызванных образованием растительных остатков и обращением с ними, производством и внесением органических и минеральных удобрений, применением средств защиты посевов - гербицидов, фумигантов, инсектицидов, а также сжиганием топлива в процессе работы сельскохозяйственной техники.
Таблица 2 / Table 2
Сравнительный анализ углеродных калькуляторов* / Comparative analysis of carbon calculators
Характеристика Ex-Act (the EX-Ante Carbon-balance Tool) AgRE-Calc Cool Farm Tool Farm Carbon Calculator
Кем разработан Отдел экономики агро-продовольственного сектора ФАО при поддержке Всемирного банка и Agence Française de Développement SAC Consulting и Scotland's Rural College (Великобритания) Antithesis Group под руководством Sustainable Food Lab (компания Unilever) и Абердинский университет (Великобритания) Компания Farm Carbon Toolkit (Великобритания)
Окончание табл. 2
Характеристика Ex-Act (the EX-Ante Carbon-balance Tool) AgRE-Calc Cool Farm Tool Farm Carbon Calculator
Как работает На основе Microsoft Excel Онлайн (создание учетной записи) Онлайн (создание учетной записи) Онлайн (создание учетной записи)
На чем основывается Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК 2006 г. (с дополнениями 2019); дополнения 2013 г. для водно-болотных угодий, а также FAOSTAT, UN-FCCC, IHH, FEUD Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК 2006 г. (методы уровня I и II МГЭИК); национальные данные из Национального кадастра парниковых газов Великобритании; для удобрений - исследование Fertilizers Europe (2018); для кормов - голландская база данных Feedprint и данные Глобального института оценки качества кормов (GFLI) Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК 2006 г. (с дополнениями 2019) (методы уровня I и II МГЭИК) Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК 2006 г. (с дополнениями 2019) (методы уровня I и II МГЭИК); Инвентаризация парниковых газов Великобритании и приложения к ней; для кормов для животных - база данных GFLI
Плюсы Требует относительно небольшого объема данных; имеет дополнительные ресурсы (таблицы, карты), которые могут помочь найти необходимую информацию; использует модульный подход; производит расчет C-баланса с учетом реализации проекта и без него; наглядно показывает, какие компоненты с/х производства вносят наибольший вклад в углеродный след и, соответственно, как можно его уменьшить Позволяет моделировать сценарии, чтобы понять влияние потенциальных изменений и отслеживать прогресс; порталы группового доступа позволяют легко сравнивать производительность различных систем, определяя практические и экологичные действия по управлению для повышения производительности Помогает фермерам оценить варианты управления фермерским хозяйством для улучшения показателей углеродного баланса с течением времени; охватывает практически все с/х культуры и животноводство во всем мире, за исключением культур, выращиваемых в непочвенных средах (например, в теплицах или на гидропонике) Удобный интерфейс позволяет рассчитывать как выбросы, так и секвестрацию углерода по широкому спектру источников; графики помогают сделать результаты доступными и понятными
Минусы Ограниченный выбор посевных культур; непрозрачный расчет: не указаны, какие уравнения и коэффициенты используются в каждом конкретном случае (нужно изучать дополнительные материалы и источники) Непрозрачный расчет: не указаны, какие уравнения и коэффициенты используются в каждом конкретном случае; адаптирован для территории Европы (в частности, Великобритании) Непрозрачный расчет: не указаны, какие уравнения и коэффициенты используются в каждом конкретном случае (нужно изучать дополнительные материалы) Непрозрачный расчет: нужно дополнительно изучать указания по работе с данным калькулятором, чтобы понять методическую основу; адаптирован для территории Европы
* - составлено авторами на основе информации [12-15] и собственной работы на калькуляторах.
Методика Минприроды позволяет оценивать изменения запасов углерода в минеральных почвах: ДСМИНеральные = ^pfert + Сlime + Сplant) (^resp + ^erosion^, где ДСминеральные — изменения запасов углерода в пуле почвенного органического углерода в минеральных почвах, т С/год; Cfert - поступление углерода с органическими и минеральными удобрениями, т С /год; Clime -
поступление углерода с известковыми материалами, т С /год; Cpiant - поступление углерода с растительными остатками, т/год; Cresp - потери почвенного углерода с дыханием почв, т С /год; Cerosion - механические потери почвенного углерода в результате эрозии и дефляции, т С /год. Пересчет минерального углерода в парниковый углеродный эквивалент (CO2) производится
44
по формуле: С02 = АС X (—— ).
В этой связи следует отметить, что в качестве выбросов (потерь) углерода и, соответственно, углеродного следа методика Минприроды определяет лишь сжигание топлива, дыхание почв и механические потери углерода. В то же время поступление углерода в почвы с растительными остатками и удобрениями методика рассматривает как источник пополнения углеродного пула почвы, который во многом влияет на её плодородие.
Для сравнения подходов к оценке расчет отдельных категорий углеродного баланса был проведен как на углеродных калькуляторах, так и по методике Минприроды.
Результаты и обсуждение
Сводные результаты оценки общего углеродного следа (т/год), образующегося в процессе выращивания сельскохозяйственных культур на предприятии, представлены в табл. 3.
Таблица 3 / Table 3
Сводные результаты оценки углеродного следа, т СО2Экв./год / Summary results of carbon footprint assessment, t CO2eq./year
Категория Cool Farm Tool AgreCalc FarmCarbon Calculator ExAct Методика Минприроды
Пшеница яровая
Обращение с растительными остатками 47,5 107,112 33,98 40 33,27
Удобрения (производство, применение) 87,79 85,76 61,49 64 4,752
Защита посевов 5,14 1,13 15,83 13 н/д
Сжигание топлива 60,02 48,578 57,02 49 48,746
Итого 200,45 242,58 168,32 166,0 0 -
Подсолнечник
Обращение с растительными остатками 141,98 н/д н/д н/д 49,69
Удобрения (производство, применение) 135,11 150,528 92,98 н/д 8,932
Защита посевов 12,9 3,577 39,65 н/д н/д
Сжигание топлива 56,02 45,34 53,22 н/д 45,49
Итого 346,01 199,45 185,85 н/д -
Сенаж
Обращение с растительными остатками 0 0 50,46 н/д 37,29
Удобрения (производство, применение) 95,16 84,48 36,72 н/д 3,05
Защита посевов 0,70812 н/д 1,46 н/д н/д
Сжигание топлива 9,75 8,16 9,5 н/д 8,12
Итого 105,61812 92,64 98,14 н/д -
Окончание табл. 3
Категория Cool Farm Tool AgreCalc FarmCarbon Calculator ExAct Методика Минприроды
Лён
Обращение с растительными остатками 68,33 164,713 119,62 н/д 45,375
Удобрения (производство, применение) 156,88 132,07 176,73 н/д 14,68
Защита посевов 16,25 2,062 46,09 н/д н/д
Сжигание топлива 132,04 106,872 125,44 н/д 107,24
Итого 373,50 405,72 467,88 н/д -
Суданская трава
Обращение с растительными остатками 0 н/д 0 0 28,083
Удобрения (производство, применение) 166,55 н/д 64,26 64 5,33
Защита посевов 0 н/д 0 0 н/д
Сжигание топлива 10,67 н/д 10,14 9 8,66
Итого 177,22 н/д 74,40 73,00 -
Наличие отметок «н/д» в некоторых ячейках таблицы связано с отсутствием возможности расчета отдельных показателей при использовании определенного калькулятора или методики. Так, в углеродном калькуляторе AgreCalc в списке сельскохозяйственных культур отсутствуют подсолнечник и суданская трава, что не позволяет оценить объем образующихся растительных остатков. Кроме того, оценка кормовых культур в данном калькуляторе представлена лишь в общем виде, без разбивки по культурам.
В калькуляторе Farm Carbon Calculator также отсутствует возможность расчета объема растительных остатков подсолнечника, хотя существует возможность оценки углеродного следа от сжигания топлива, внесения удобрений и защиты посевов. Это связано с тем, что расчет в данном калькуляторе производится с разбивкой не по отдельным культурам, а по категориям, составляющим углеродный след.
Калькулятор Ex-Act содержит ограниченный перечень культур, в списке отсутствуют подсолнечник, сенаж и лён.
Для проведения сравнительного анализа результаты суммарного углеродного следа по культурам (т СО2экв./год), удельного углеродного следа по площади (кг СО2экв. / га) и на 1 т урожая (кг СО2экв./т продукции) по каждому калькулятору и методике были нормированы в диапазоне от 0 до 1 (п). Далее было рассчитано среднее арифметическое значение нормированных показателей и им присвоен ранг в диапазоне от 1 до 5, где 1 - культура с наибольшим углеродным следом, 5 - с наименьшим (табл. 4). Данные Ex-Act были исключены из расчета в связи с тем, что длина ряда - 2 значения - недостаточна для нормирования.
Если рассматривать общие результаты (т СО2экв./год), полученные с использованием всех выбранных инструментов, наибольший углеродный след от растениеводства образует выращивание льна, несколько меньший - посевы подсолнечника и пшеницы, наиболее низкий - кормовые культуры: сенаж и суданская трава. Схожие результаты получены и для углеродного следа на единицу продукции (кг СО2экв./т продукции). Следует отметить, что такие результаты обусловлены не только особенностями возделывания тех или иных сельскохозяйственных культур, но и их разной посевной площадью.
По причине разной продуктивности культур на 1 га площади, разных объемов растительных остатков, внесенных удобрений и разного расхода топлива удельный углеродный след распределяется иначе. В расчете на 1 га посевной площади среди оцениваемых культур наибольший углеродный след образует сенаж, на втором месте - пшеница, на третьем - лён, на четвертом -суданская трава. Наименьший углеродный след на 1 га - у подсолнечника.
Таблица 4 / Table 4
Сравнительный анализ углеродного следа сельскохозяйственных культур / Comparative analysis of the carbon footprint of agricultural crops
Культура Cool Farm Tool AgreCalc FarmCarbon Calculator Методика Минприроды Среднее значение Ранг
СО2 экв. n СО2 экв. n СО2 экв. n СО2 экв. n
Суммарный углеродный след (т СО2экв./год)
Пшеница яровая 200,45 0,35 242,58 0,48 168,32 0,24 86,77 0,36 0,36 3
Подсолнечник 346,01 0,90 199,44 0,34 185,85 0,28 104,11 0,50 0,50 2
Сенаж 105,62 0,00 92,64 0,00 98,14 0,06 48,46 0,05 0,03 5
Лён 373,50 1,00 405,72 1,00 467,88 1,00 167,30 1,00 1,00 1
Суданская трава 177,22 0,27 н/д н/д 74,40 0,00 42,07 0,00 0,09 4
Удельный углеродный след по площади (кг СО2Экв./га)
Пшеница яровая 400,90 0,47 485,16 1,00 336,64 0,54 173,54 0,56 0,64 2
Подсолнечник 288,34 0,00 166,20 0,00 154,88 0,00 86,76 0,00 0,00 5
Сенаж 528,09 1,00 463,20 0,93 490,70 1,00 242,30 1,00 0,98 1
Лён 339,55 0,21 368,83 0,64 425,35 0,81 152,09 0,42 0,52 3
Суданская трава 443,05 0,65 н/д н/д 186,00 0,09 105,18 0,12 0,29 4
Удельный углеродный след на единицу продукции (кг СО2экв./т п] родукции)
Пшеница яровая 154,19 0,41 186,60 0,52 129,48 0,25 66,74 0,38 0,39 3
Подсолнечник 262,13 0,90 151,09 0,37 140,80 0,29 78,87 0,50 0,52 2
Сенаж 66,01 0,00 57,90 0,00 61,34 0,03 30,29 0,00 0,01 5
Лён 282,95 1,00 307,36 1,00 354,45 1,00 126,74 1,00 1,00 1
Суданская трава 126,59 0,28 н/д н/д 53,14 0,00 30,05 0,00 0,09 4
Следует отметить, что в связи с различиями в алгоритмах оценок углеродного следа результаты, полученные при расчете по углеродным калькуляторам Cool Farm Tool, AgRe-Calc, Farm Carbon и Ex-Act, а также по методике, утвержденной Минприроды, значительно разнятся. При этом различия зафиксированы не только в полученных общих объемах углеродного следа от выращивания различных сельскохозяйственных культур, но и в структуре углеродного следа для каждой культуры. Одни калькуляторы большую роль в углеродном следе отводят удобрениям, другие -влиянию растительных остатков. К схожим выводам в своем исследовании, касающемся углеродного следа животноводческих предприятий, также пришла О.Э. Суховеева [8].
Существует ряд причин полученных различий в результатах. Так, например, калькулятор Cool Farm Tool из всех примененных программных продуктов позволяет вводить для расчета наиболее широкий набор параметров и коэффициентов. Тем не менее для пересчета выбросов CH4 и N2O в эквивалент CO2 калькулятор использует коэффициенты, равные 25 и 273 соответственно (методика Минприроды принимает данные коэффициенты равными 25 и 298, что говорит о разном понимании значимости парникового эффекта N2O).
Калькулятор Ex-Act несколько схож с Cool Farm Tool, однако в большей степени ориентирован на оценку изменений в углеродном следе при планировании реализации какого-либо проекта в землепользовании, рассчитывая планируемый углеродный след при условии реализации проекта и при отказе от реализации. Кроме того, перечень культур в Ex-Act слишком ограничен, что позволяет сделать вывод о слабой пригодности данного инструмента для растениеводческих предприятий, имеющих широкий ассортимент выращиваемых культур.
Калькуляторы Agre-Calc и Farm Carbon, в отличие от остальных рассмотренных программных продуктов, не позволяют учитывать в расчете способ обращения с растительными остатками сельскохозяйственных культур. Agre-Calc также не учитывает объем и состав вносимых на поля средств защиты растений, а Farm Carbon не позволяет учесть климатические особенности территории и тип почвы в расчетах. Это упрощает проведение оценок для пользователей, однако ставит под сомнение их объективность.
Результаты, наиболее близкие к средним нормированным среди всех инструментов, показали расчеты по методике Минприроды.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2024. No. 1
Представим полученные результаты в удельных показателях по категориям, в расчете на 1 га посевной площади сельскохозяйственных культур и на 1 т произведенной продукции (рис. 2, 3).
Рис. 2. Углеродный след от выращивания сельскохозяйственных культур, кг СО2экв./га / Fig. 2. Carbon footprint from growing agricultural crops, kg CO2eq./ha
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2024. No. 1
Рис. 3. Углеродный след от выращивания сельскохозяйственных культур, кг СО2экв./т продукции / Fig. 3. Carbon footprint from growing agricultural crops, kg CO2eq./t of product
Для посевов пшеницы и льна значимыми категориями формирования углеродного следа являются удобрения, обращение с растительными остатками и сжигание топлива. Для подсолнечника, сенажа и суданской травы наиболее значимую, определяющую роль в удельном углеродном следе играют удобрения.
Проанализируем результаты по основным категориям формирования углеродного следа. Углеродный эквивалент растительных остатков для кормовых культур калькуляторы Cool Farm Tool, Agre-Calc и Ex-Act принимают равным нулю, так как растительные остатки вывозятся с поля. Это позволяет сделать вывод о том, что данные калькуляторы учитывают в расчете лишь массу поверхностных растительных остатков. В то же время Farm Carbon и методика Минприроды учитывают как поверхностные, так и корневые растительные остатки и стерню, с которыми углерод поступает в почву (по данным калькуляторам получены схожие результаты для растительных остатков пшеницы).
По углеродному эквиваленту сжигания дизельного топлива методика Минприроды, Agre-Calc и Ex-Act показали практически одинаковый результат. Это предположительно связано с тем, что сжиганию топлива в контексте выбросов парниковых газов уделяется наиболее значимое внимание среди всех источников выбросов, и подходы к оценке в мировом сообществе уже достаточно отработаны. Отличия результатов Cool Farm Tool и Farm Carbon предположительно связаны с использованием в расчетах разных коэффициентов выбросов CO2 при сжигании 1 т топлива.
Что касается углеродного эквивалента удобрений, калькуляторы учитывают как собственно объем внесенных удобрений, так и парниковые газы, выделенные в процессе их производства. Это приводит к тому, что результаты по массе парниковых газов превышают общую массу внесенных удобрений. Так, например, изучаемое предприятие в 2022 г. внесло на поля пшеницы 50 т удобрений, в то время как масса углеродного следа, по результатам расчета на углеродных калькуляторах, составила 61,49-87,79 т. Методика Минприроды для того, чтобы избежать двойного учета, в расчете углеродного эквивалента удобрений исходит из массы внесенных действующих веществ в продукте (удобрении) и содержании в действующих веществах углерода; на предприятиях-производителях удобрений их углеродный след учитывается отдельно.
Выводы
По результатам исследования выявлено, что в мировой практике применяются различные подходы к определению структуры углеродного следа растениеводства. Подход, применяемый углеродными калькуляторами, предполагает, что углеродный след включает в себя весь так или иначе привнесенный в процессе выращивания сельскохозяйственных культур углерод, в том числе если он в виде растительных остатков или удобрений внесен в почву. Методика Минприроды РФ в качестве углеродного следа, в свою очередь, определяет суммарные выбросы парниковых газов от сжигания топлива, дыхания почв и механических потерь углерода, а поступление углерода в почву с растительными остатками и удобрениями определяет как источники пополнения углеродного пула почвы.
Наибольший общий углеродный след рассмотренного предприятия образует выращивание льна, несколько меньший - посевы подсолнечника и пшеницы, наиболее низкий - кормовые культуры: сенаж и суданская трава. Данные результаты обусловлены не только особенностями возделывания тех или иных сельскохозяйственных культур, но и их разной посевной площадью. Удельный углеродный след сельскохозяйственных культур на 1 га посевной площади распределяется иначе по причине разной продуктивности культур, разных объемов растительных остатков, внесенных удобрений и разного расхода топлива: наибольший углеродный след образует сенаж, на втором месте - пшеница, на третьем - лён, на четвертом - суданская трава. Наименьший углеродный след на 1 га среди выращиваемых на предприятии культур - у подсолнечника.
В связи с различиями в алгоритмах оценок углеродного следа (различающийся набор вводимых параметров, разные значения применяемых для расчета коэффициентов и удельных значений выбросов, разный уровень обобщения и разная логика расчетов) результаты, полученные при расчете по углеродным калькуляторам Cool Farm Tool, AgRe-Calc, Farm Carbon и Ex-Act, а также по методике, утвержденной Минприроды, значительно отличаются. При этом различия зафиксированы не только в полученных общих объемах углеродного следа от выращивания различных сельскохозяйственных культур, но и в структуре углеродного следа для каждой культуры. Одни калькуляторы большую роль в углеродном следе относят удобрениям, другие - влиянию растительных остатков.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2024. No. 1
Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что в настоящее время в научном сообществе еще недостаточно разработаны инструменты и методы расчета углеродного следа растениеводства, а также не сложился единый подход к определению его структуры.
По результатам исследования выявлено, что для оценки отдельных элементов углеродного баланса и углеродного следа следует использовать рассмотренные инструменты в комплексе, комбинируя существующие подходы и мировой опыт. При этом результаты, наиболее близкие к средним нормированным среди всех инструментов, показали расчеты по методике Минприроды.
Список источников
1. Киотский протокол к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата. 1997. URL: https://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/kyoto.shtml (дата обращения: 28.08.2023).
2. Парижское соглашение // Организация Объединенных Наций. 2015. URL: https://unfccc.int/sites/de-fault/files/russian_paris_agreement.pdf (дата обращения: 28.08.2023).
3. РКИК ООН // Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата. 1992. URL: http://www.un.org/ru/docu-ments/decl_conv/conventions/climate_framework_conv.shtml (дата обращения: 28.08.2023).
4. IPCC 1992. Climate Change: The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment / J.T. Houghton, B.A. Callander and S.K. Varney (eds.). Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1992. 200 p.
5. IPCC 2000. Land Use, Land-use Change, and Forestry. Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / R.T. Watson, I.R. Noble, B. Bolin et al. (eds.). Cambridge: Cambridge University Press, 2000. 375 p.
6. IPCC 2019. Climate Change and Land: An IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems. URL: https://www.ipcc.ch/srccl-report-download-page/ (дата обращения: 28.08.2023).
7. Суховеева О.Э. В помощь к использованию модели ROTHC в России: методика подготовки входной информации // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2020. Т. 31, № 3-4. С. 133-148. Doi: 10.21513/0207-2564-2020-3-133-148.
8. Суховеева О. Э. Углеродные калькуляторы как инструмент для оценки эмиссии парниковых газов от животноводства // Докл. РАН. Науки о Земле. 2021. Т. 497, № 1. С. 96-102. Doi: 10.31857/S2686739721030117.
9. Карелин Д.В., Суховеева О.Э., Золотухин А.Н., Лунин В.Н., Куст Г.С. Современные исследования и мониторинг углеродного баланса на Курской биосферной станции Института географии РАН в рамках концепции нейтрального баланса деградации земель // Вопросы географии. 2021. № 152. С. 253-280. Doi: 10.24057/probl.geogr.152.9.
10. Строков А.С. Эмиссия парниковых газов при производстве растениеводческой продукции // Вестн. РАН. 2021. Т. 91, № 3. С. 265-272. Doi: 10.31857/S0869587321030099.
11. Нестеренко Н.Ю. Показатели оценки углеродного следа агропродовольственной системы // Экономика сельского хозяйства России. 2023. № 1. С. 11-23. Doi: 10.32651/231-11.
12. Углеродный калькулятор Farm Carbon. URL: https://calculator.farmcarbontoolkit.org.uk (дата обращения: 25.07.2023).
13. Углеродный калькулятор AgRe-Calc. URL: https://www.agrecalc.com (дата обращения: 26.07.2023).
14. Углеродный калькулятор Соо1 Farm Tool. URL: https://coolfarm.org (дата обращения: 27.07.2023).
15. Углеродный калькулятор Ex-Act. URL: https://www.fao.org/climate-change/projects-and-pro-grammes/project-detail/ex-ante-carbon-balance-tool-(ex-act)/en (дата обращения: 28.07.2023).
References
1. Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change. 1997. Available from: https://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/kyoto.shtml [Accessed 28th August 2023]. (In Russ.).
2. Paris Agreement. United Nations. 2015. Available from: https://unfccc.int/sites/default/files/rus-sian_paris_agreement.pdf [Accessed 28th August 2023]. (In Russ.).
3. UNFCCC. United Nations Framework Convention on Climate Change. 1992. Available from: http://www.un.org/ru/docu-ments/decl_conv/conventions/climate_framework_conv.shtml [Accessed 28th August 2023]. (In Russ.).
4. Houghton J.T., Callander B.A., Varney S.K., еds. IPCC 1992. Climate Change: The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 1992. 200 p.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2024. No. 1
5. Watson R.T., Noble I.R., Bolin B. et al., eds. IPCC 2000. Land Use, Land-use Change, and Forestry. Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 2000. 375 p.
6. IPCC 2019. Climate Change and Land: An IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems. Available from: https://www.ipcc.ch/srccl-report-download-page/ [Accessed 28th August 2023].
7. Sukhoveeva O.E. To help use the ROTHC model in Russia: methods for preparing input information. Prob-lemy ekologicheskogo monitoringa i modelirovaniya ekosistem = Environmental Monitoring and Ecosystem Modelling. 2020;31(3-4):133-148, doi: 10.21513/0207-2564-2020-3-133-148. (In Russ.).
8. Sukhoveeva O.E. Carbon calculators as a tool for estimating greenhouse gas emissions from livestock farming. Dokl. RAN. Nauki o Zemle = Doklady Earth Sciences. 2021;497(1):96-102, doi: 10.31857/S2686739721030117. (In Russ.).
9. Karelin D.V., Sukhoveeva O.E., Zolotukhin A.N., Lunin V.N., Kust G.S. Modern research and monitoring of the carbon balance at the Kursk Biosphere Station of the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences within the framework of the concept of a neutral balance of land degradation. Voprosy geografii = Problems of Geography. 2021;(152):253-280, doi: 10.24057/probl.geogr.152.9. (In Russ.).
10. Strokov A.S. Greenhouse gas emissions during crop production. Vestn. RAH = Herald of the Russian Academy of Sciences. 2021;91(3):265-272, doi: 10.31857/S0869587321030099. (In Russ.).
11. Nesterenko N.Yu. Indicators for assessing the carbon footprint of the agricultural and food system. Ekonomika sel'skogo khozyaystva Rossii = Economics of Agriculture of Russia. 2023;(1):11-23, doi: 10.32651/231-11. (In Russ.).
12. Carbon calculator Farm Carbon. Available from: https://calculator.farmcarbontoolkit.org.uk [Accessed 25th July 2023]. (In Russ.).
13. Carbon calculator AgRe-Calc. Available from: https://www.agrecalc.com [Accessed 26th July 2023]. (In Russ.).
14. Carbon calculator Cool Farm Tool. Available from: https://coolfarm.org [Accessed 27th July 2023]. (In Russ.).
15. Carbon calculator Ex-Act. Available from: https://www.fao.org/climate-change/projects-and-pro-grammes/project-detail/ex-ante-carbon-balance-tool-(ex-act)/en [Accessed 28th July 2023]. (In Russ.).
Информация об авторах
Б.А. Красноярова - доктор географических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории ландшафтно-водноэкологических исследований и природопользования.
A.Е. Назаренко - кандидат географических наук, младший научный сотрудник лаборатории ландшафтно-водноэкологических исследований и природопользования.
Т.Г. Плуталова - кандидат географических наук, научный сотрудник лаборатории ландшафтно-водно-экологических исследований и природопользования.
С.Н. Шарабарина - кандидат географических наук, научный сотрудник лаборатории ландшафтно-вод-ноэкологических исследований и природопользования.
Information about the authors
B.A. Krasnoyarova - Doctor of Science (Geography), Professor, Main Researcher at the Laboratory of Landscape-Water-Ecological Research and Environmental Management.
A.E. Nazarenko - Candidate of Science (Geography), Junior Researcher at the Laboratory of Landscape-Water-Ecological Research and Environmental Management.
T.G. Plutalova - Candidate of Science (Geography), Researcher at the Laboratory of Landscape-Water-Ecological Research and Environmental Management.
S.N. Sharabarina - Candidate of Science (Geography), Researcher at the Laboratory of Landscape-Water-Ecological Research and Environmental Management.
Статья поступила в редакцию 26.09.2023; одобрена после рецензирования 15.10.2023; принята к публикации l9.02.2024. The article was submitted 26.09.2023; approved after reviewing 15.10.2023; accepted for publication 19.02.2024.
