Применение климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства дает обнадеживающие результаты для повышения урожайности хлопка в Азербайджане

В рамках проекта, реализуемого МАГАТЭ в партнерстве с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО), азербайджанские ученые и фермеры, внедряя методы климатически оптимизированного сельского хозяйства (КОСХ) с использованием ядерных и смежных технологий, смогли увеличить урожай хлопка более чем в два раза.

Изотопные методы помогают азербайджанским ученым и фермерам получать важные данные, позволяющие оптимизировать использование удобрений и повысить эффективность производства хлопка, оберегая при этом здоровье почвы. (Фото: М. Заман/МАГАТЭ)

В рамках проекта, реализуемого МАГАТЭ в партнерстве с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО), азербайджанские ученые и фермеры, внедряя методы климатически оптимизированного сельского хозяйства (КОСХ) с использованием ядерных и смежных технологий, смогли увеличить урожай хлопка более чем в два раза.  Благодаря использованию нового сорта «cotton super» и грамотному внедрению методов КОСХ, позволяющих повысить производительность сельского хозяйства устойчивым образом, урожайность в рамках пилотного проекта выросла со средних по стране трех тонн с гектара до восьми тонн с гектара.

Этот пилотный проект был реализован в 2021 году в рамках проекта технического сотрудничества МАГАТЭ. В первую очередь он был направлен на разработку рекомендаций по КОСХ применительно к производству хлопка, обучение азербайджанских ученых и прогрессивных фермеров методам КОСХ и проведение на фермах опытных полевых испытаний. В 2022 году началась реализация еще одного проекта, направленного на совершенствование передовых методов внесения питательных веществ и управления почвенными и водными ресурсами при производстве хлопка. Он также нацелен на повышение производительности хлопка, поскольку земли Азербайджана особенно уязвимы к изменению климата и деградации почвы. С 1991 года среднегодовая температура в стране повысилась на 0,4 градуса Цельсия, при этом количество осадков уменьшилось, а экстремальные погодные явления, такие как наводнения, засухи и периоды аномальной жары, стали происходить чаще.

«В целом стратегии внесения питательных веществ в почву и управления водными ресурсами обеспечивают 60% роста продуктивности сельскохозяйственных культур, — говорит Мохаммад Заман, почвовед Совместного центра ФАО/МАГАТЭ по ядерным методам в области продовольствия и сельского хозяйства и специалист-куратор проекта. — Важно точно определить объем, способ и стадию роста».

Методы КОСХ предполагают использование изотопных методов для получения важных данных, позволяющих оптимизировать использование удобрений и повысить эффективность сельскохозяйственного производства, сохранив при этом здоровье почвы.

«Когда мы только начинали, почвы Азербайджана были сильно деградированы, плодородие было на очень низком уровне, в почве отсутствовал набор основных питательных веществ, необходимых для роста хлопка», — рассказывает Заман. Для решения этой проблемы специалисты МАГАТЭ разработали и предоставили хлопкоробам полный комплекс ядерных и смежных методов, касающихся самых разных аспектов растениеводства, в том числе подготовки почвы, выбора лучших сортов хлопка, внесения питательных веществ, орошения хлопковых полей и борьбы с сорняками, вредителями и болезнями.

«Применение усовершенствованных методов внесения питательных веществ и управления почвенными и водными ресурсами наряду с использованием сорта "cotton super" позволило нам улучшить показатели продуктивности, повысить качество и увеличить прибыль», — делится Сахават Маммадов, фермер из Азербайджана, который принял участие в пилотном проекте и применяет методы КОСХ в своем хозяйстве в течение последних двух лет.

Ядерные и смежные методы помогают повысить не только продуктивность сельского хозяйства, но и устойчивость сельскохозяйственных систем к изменению климата. В Азербайджане ученые использовали метод с применением азота-15 (N-15), стабильного изотопа. Азот играет важную роль в росте растений и фотосинтезе — процессе, с помощью которого растения преобразуют углекислый газ и солнечный свет в растительную пищу. Заман пояснил, что нехватка в почве питательных веществ, таких как азот, негативно сказывается на объеме и питательной ценности урожая. С другой стороны, чрезмерное или неправильное внесение азотных удобрений приводит к росту выбросов парниковых газов и загрязнению поверхностных и грунтовых вод.

«Ожидается, что хлопок в Азербайджане станет одной из культур с наибольшим снижением урожайности из-за изменения климата и быстрой деградации почв, — говорит Заман. — Использование изотопных методов, в том числе применение N-15, может помочь адаптироваться к новым условиям и сделать отрасль выращивания хлопка более конкурентоспособной, а также обеспечить занятость и повысить благосостояние сельского населения».

В прошлом Азербайджан был крупным производителем и экспортером хлопка: в 1980-х годах урожаи достигали 830 000 тонн и обеспечивали до четверти поступлений в государственный бюджет. Однако переход к рыночной экономике и быстрый рост других отраслей в 1990-х годах привели к тому, что хлопок утратил свою ключевую роль в экономике Азербайджана, а в 2009 году его производство упало до рекордно низких 31 000 тонн.

Результаты проекта демонстрируют высокий потенциал климатически оптимизированных методов для повышения производительности сельского хозяйства. «Учитывая, что общая площадь плантаций хлопка в Азербайджане составляет 105 000 гектаров, внедрение методов КОСХ, предлагаемых МАГАТЭ, на 10% этой площади позволит получить 84 000 тонн хлопка против 31,5 тыс. тонн, что на 166% больше, чем при использовании традиционных методов выращивания хлопка, — поясняет Заман. — Применение климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства в этом проекте позволило получить отличные результаты; это очень нас обнадеживает и открывает захватывающие перспективы для Азербайджана, который сможет значительно нарастить производство хлопка и за счет этого сильно улучшить экономические показатели». 

Посредством программы технического сотрудничества и с помощью Совместного центра ФАО/МАГАТЭ Агентство оказывает странам содействие в применении методов КОСХ для повышения продуктивности, адаптации сельскохозяйственных систем к изменению климата и снижения их воздействия на окружающую среду. Совместный центр также поддерживает исследования в этой области. Ученые из Бразилии, Ирана, Коста-Рики, Пакистана и Чили, участвующие в реализации проекта координированных исследований, направленного на использование климатически оптимизированных ядерных решений для минимизации воздействия сельского хозяйства на климат, сообщили о двукратном сокращении выбросов парниковых газов. Климатически оптимизированные методы ведения сельского хозяйства применяются для разных целей, в том числе для разработки сбалансированного рациона питания скота в условиях регулярных засух в Анголе, для повышения эффективности водопользования и внесения питательных веществ в почву в Кении, а также для борьбы с эрозией почвы в Тунисе.

whatsapp_image_2021-09-14_at_11.14.051.jpeg

С помощью стабильного изотопа азот-15 ученые собирают количественные данные о том, сколько азотных удобрений требуется хлопку и насколько эффективно они усваиваются растениями. (Фото: М. Заман/МАГАТЭ)

Nuclear and related techniques help not only in increasing agricultural productivity but also in building resilience of agriculture systems to climate change. In Azerbaijan, the researchers used a technique involving nitrogen-15 (N-15), a stable isotope. Nitrogen plays an important role in plant growth and photosynthesis — the process whereby plants convert carbon dioxide and sunlight into plant food. Zaman explained that a lack of nutrients in the soil, such as nitrogen, leads to low and less nutritious yields. Excessive or incorrect application of nitrogen fertilizers, on the other hand, contributes to emissions of greenhouse gases and pollution of surface and groundwater.

“Cotton in Azerbaijan is expected to be one of the crops experiencing the greatest yield decline due to climate change and rapid soil degradation,” Zaman said. “Taking advantage of isotopic techniques, such as the use of N-15, can help adapt to this situation, making the cotton sector more competitive as well as ensuring employment and improving the welfare of the rural population.”

Azerbaijan has in the past been a leading producer and major exporter of cotton, harvesting more than 830,000 tonnes in the 1980s, which provided up to a quarter of the country’s income. However, the transition to a free market and the rapid growth of other industries in the 1990s contributed to cotton losing its key role in Azerbaijan's economy, with production falling to a record low of 31,000 tonnes in 2009.

The project outcome shows the significant potential of climate-smart practices in increasing agricultural productivity. “Considering the total cotton growing areas of 105,000 hectares in Azerbaijan, a 10 per cent adoption of the IAEA climate-smart agricultural practices would produce 84,000 tonnes of cotton compared to 31,500 tonnes, representing a 166 per cent increase over conventional cotton farming practices,” Zaman said. “Seeing the extraordinary success in applying climate-smart agricultural practices in this project, provides an exciting indication and tremendous promise on how it can help Azerbaijan to increase their cotton production significantly and thus, greatly impact Azerbaijani economy.” 

The IAEA, through its technical cooperation programme and through the Joint FAO/IAEA Centre, assists countries in applying  climate-smart agricultural methods to increase productivity, adapting agricultural systems to climate change and reducing their impact on the environment. The Joint Centre also supports research in this area. In a coordinated research project focused on the use of climate-smart nuclear solutions to help minimize the farming impacts on climate , scientists from Brazil, Chile, Costa Rica, Iran and Pakistan reported a 50 per cent reduction in greenhouse gases. Other  climate-smart agricultural practices are helping to develop balanced diet solutions for livestock amid recurring droughts in Angola; to improve water use and nutrient management on soils in Kenya; and to combat soil erosion in Tunisia.

whatsapp_image_2021-09-14_at_11.14.051.jpeg

Using a stable isotope nitrogen-15, scientists collect quantitative data about how much nitrogen fertilizers cotton needs and how effectively they are taken up by the plant. (Photo: M. Zaman/IAEA)