Π α ν ε π ι σ τ ή μ ι ο Θ ε σ σ α λ ί α ς Τμήμα Γεωπονίας, Φυτικής Παραγωγής & Αγρ. Περιβάλλοντος Εργαστήριο Γεωργίας και Εφαρμοσμένης Φυσιολογίας Φυτών Η συμβολή της ορθής γεωργικής πρακτικής στον περιορισμό των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου Νίκος Γ. Δαναλάτος Καθ. Γεωργίας και Οικολογίας Φυτών, Π.Θ. Θεσσαλονίκη, 06 02 2010
Αύξηση θερμοκρασίας γης: Αλήθεια ή μύθος? 0,5 ο C
Η συγκέντρωση διοξειδίου όντως αυξήθηκε αλλά λιγότερο από ότι είχε προβλεφθεί.
Το διοξείδιο άνθρακα ευθύνεται για το 72% της υπερθέρμανσης 8πλάσιες εκπομπές από το 1950 Δεν ευθύνονται όλοι το ίδιο.
Έκλυση CO 2 από το έδαφος 20% συνολικών εκπομπών Εδαφικός C : 1500 Gt (3% o.m. 30 cm) Γεωργικά εδάφη: 170 Gt (4% o.m.) Ανταλλαγή 100 Gt 50 Gt υπέργεια 25 Gt ριζική αναπνοή 25 Gt εδαφική αναπνοή (1,7% C org 370 κιλά/στρ )
Πραγματική έκλυση λόγω καλλιέργειας Τύπος Εδάφους Έκταση (δισ στρ) Corgπαρθένο έδαφος (Gt) Corg καλλιέργούμενο έδαφος (Gt) Απώλεια C (Gt) Εύκρατα δάση 3,08 24,4 18,1 6,3 Εύκρατοι λειμώνες 3,25 49,8 36,9 12,9 Τροπικά δάση 4,39 47,3 35,1 12,2 Τροπικοί λειμώνες 1,61 21,4 15,9 5,5 Αλατούχα ξηρά εδάφη 3,08 17,7 13,1 4,6 Υγρά εδάφη (Wetlands) 0,89 10,6 7,8 2,8 Σύνολο 16,3 171,2 126,9 44,3 26% μείωση Corg λόγω αυξημένης εδαφικής αναπνοής
Παράγοντες εκπομπής CO 2 Θερμοκρασία Υγρασία Κοκ. Σύσταση Οξύτητα Αλατότητα Εμπλουτισμός σε οργ. Ουσία Λίπανση Είδος καλλιέργειας Τρόπος προετοιμασίας
Θερμοκρασία Q 10 = 1,9-2,3 για θερμοκρασίες 5-40 ο C Μέγιστες εκπομπές τον Ιούλιο ( 19 kg/d/στρ) Πολύ μικρότερες εκπομπές στις χειμερινές καλλιέργειες (χειμερινά σιτηρά 1 kg/d/στρ) Προτιμούνται οι χειμερινές αρόσεις
Παράγοντες εκπομπής CO 2 Θερμοκρασία Υγρασία Κοκ. Σύσταση Οξύτητα Αλατότητα Εμπλουτισμός σε οργ. Ουσία Λίπανση Είδος καλλιέργειας Τρόπος προετοιμασίας
Υγρασία Ύγρανση-ξήρανση αυξάνει τις εκπομπές 50-150% Μέγιστες εκπομπές σε αρδευόμενες εαρινές καλλιέργειες (καλαμπόκι 6-9 kg/d/στρ) Γεωργία χαμηλών εισροών
Παράγοντες εκπομπής CO 2 Θερμοκρασία Υγρασία Κοκ. Σύσταση Οξύτητα Αλατότητα Εμπλουτισμός σε οργ. Ουσία Λίπανση Είδος καλλιέργειας Τρόπος προετοιμασίας
Κοκκομετρική σύσταση Επίδραση μέσω της ανάπτυξης μικροβιακού φορτίου και αύξησης βακτηρίων και μυκήτων σε σχέση με την υγρασία και τον αερισμό του εδάφους. Διπλάσιες εκπομπές σε Αργιλοπηλώδη εδάφη από αμμώδη εδάφη (βλ. 6,5 vs. 3,3 kg CO 2 /d/στρ)
Παράγοντες εκπομπής CO 2 Θερμοκρασία Υγρασία Κοκ. Σύσταση Οξύτητα Αλατότητα Εμπλουτισμός σε οργ. Ουσία Λίπανση Είδος καλλιέργειας Τρόπος προετοιμασίας
Εδαφικό ph Σε ph<4 μικροβιακή δραστηριότητα και εκπομπές μειώνονται 5-12 φορές Από ph 5-7 αυξάνει η εκπομπή CO2. Σε ph>7 μειώνεται σταδιακά (10-15% ανά μονάδα ph Σε ασβεστούχα εδάφη αναμένονται μικρότερες εκπομπές
Παράγοντες εκπομπής CO 2 Θερμοκρασία Υγρασία Κοκ. Σύσταση Οξύτητα Αλατότητα Εμπλουτισμός σε οργ. Ουσία Λίπανση Είδος καλλιέργειας Τρόπος προετοιμασίας
Αλατότητα Αυξημένες περιεκτικότητες σε άλατα επιδρούν αρνητικά στη χημική, φυσική και μικροβιακή διεργασίες του εδάφους για την αποδομή της οργανικής ουσίας. Αύξηση εκπομπών διοξειδίου σε εδάφη με EC 4-7 mmhos/cm παρατηρείται μόνο στις περιπτώσεις οργανικής λίπανσης.
Παράγοντες εκπομπής CO 2 Θερμοκρασία Υγρασία Κοκ. Σύσταση Οξύτητα Αλατότητα Εμπλουτισμός σε οργ. Ουσία Λίπανση Είδος καλλιέργειας Τρόπος προετοιμασίας
Οργανική λίπανση Αυξάνει σημαντικά την εκπομπή διοξειδίου >= 20% εκπομπών C από την οργανική λίπανση Μικρή αύξηση εκπομπών από πρόσθεση αχύρου (1-1,5 kg/ha/d) Η αύξηση είναι αμελητέα σε περίπτωση ενσωμάτωσης.
Παράγοντες εκπομπής CO 2 Θερμοκρασία Υγρασία Κοκ. Σύσταση Οξύτητα Αλατότητα Εμπλουτισμός σε οργ. Ουσία Λίπανση Είδος καλλιέργειας Τρόπος προετοιμασίας
Λίπανση Νιτρική αμμωνία ελαττώνει το ph εμπλουτίζει με άζωτο 30-40% ελάττωση εκπομπών διοξειδίου Άλλες μορφές αζώτου ή άλλων στοιχείων δεν επιδρούν στην εκπομπή διοξειδίου Μικρές εφαρμογές ΝΗ4ΝΟ3 είναι προτεινόμενες
Παράγοντες εκπομπής CO 2 Θερμοκρασία Υγρασία Κοκ. Σύσταση Οξύτητα Αλατότητα Εμπλουτισμός σε οργ. Ουσία Λίπανση Είδος καλλιέργειας Τρόπος προετοιμασίας
Είδος καλλιέργειας 2-3 φορές μεγαλύτερες εκπομπές σε καλλιεργούμενα εδάφη Πολύ μικρότερες εκπομπές από βαθύριζα φυτά
Παράγοντες εκπομπής CO 2 Θερμοκρασία Υγρασία Κοκ. Σύσταση Οξύτητα Αλατότητα Εμπλουτισμός σε οργ. Ουσία Λίπανση Είδος καλλιέργειας Τρόπος προετοιμασίας
Κατεργασία εδάφους 2-4 φορές αύξηση εκπομπών Ευνοεί μικροβιακή αποδόμηση χλωρίδας και πανίδας Σπάσιμο συσσωματωμάτων Ανάμιξη εδαφικών και οργανικών ουσιών Αύξηση διηθητικότητας Αύξηση υδατοϊκανότητας Έκθεση επιφανειακού ορίζοντα στην οξείδωση
Διακινδυνεύοντας ποσοτικοποίηση Πολυετείς : -150-350 kg/στρ Χειμερινές : 500-800 kg/στρ Εαρινές : 700-1100 kg/στρ Παράδειγμα: 1100 kg CO2 300 kg C 20 kg N *2/3 = 12 kg N => 600 kg σπόρου
Εκτίμηση εκπομπών CO2 από καλλιεργητικές φροντίδες καλλιέργειας σόργου και αγριαγκινάρας (kg CO2/ha) Α Σ Αγριαγκινάρα Ινώδες σόργο Άροση 7,68 76,75 Δισκοσβάρνα 1,65 16,48 Καλλιεργητής 1,35 13,50 Σπορά 0,58 5,82 Λίπανση 1,38 4,71 Ψεκασμοί 0 4,50 Άρδευση 0 450,00 ΣΥΝΟΛΟ 1 12,64 571,76 ΛΙΠΑΣΜΑΤΑ 76,92 900,00 ΧΗΜΙΚΑ 0 100,00 Συγκομιδή+ Μεταφορά 75,00 75,00 ΣΥΝΟΛΟ 2 164,5 1646,76
Συμπέρασμα Θα πρέπει να ποσοτικοποιηθούν οι εκπομπές αερίων ρύπων ανάλογα με το είδος καλλιέργειας τη διαχείριση της καλλιέργειας τον τύπο του εδάφους τις σταθερές και μεταβλητές εισροές ενέργειας Και να λαμβάνονται υπόψη για την εκλογή των πλέον κατάλληλων τύπων χρήσης γης ιδίως για την παραγωγή βιοκαυσίμων.
Πηγή: National Geographic
250 200 150 100 50 0-50 Πετρέλαιο Φυσ. Αέριο Πελλέτα βιομάζας Σόργο Αγριαγκινάρα
Εκπομπές ΝΟx-Ν Προκαλούν 9% του φαινομένου Περιοχή Έκταση Ν- Λίπα σμα Οργ.Λίπασμ α N2O-N NO-N Συνολικές εκπομπές 35% από γεωργικά εδάφη (εκατ. στρ) x1000 t x1000 t x1000 t x1000 t Καναδάς 460 1576 207 67 103 ΗΠΑ 1900 11150 1583 316 167 3,5 Μt N 2 O-N 2,0 Mt NO-N Κ. Αμερική 400 1424 351 106 31 Ν. Αμερική 1110 2283 1052 260 102 Β. Αφρική 220 1203 36 53 24 Δ. Αφρική 750 156 140 171 41 Α. Αφρική 410 109 148 78 31 Ν. Αφρική 420 480 79 72 24 25% Ε.Ε. 900 6416 3408 233 131 Α. Ευρώπη 480 1834 757 70 35 Π.ΕΣΣΔ 2300 1870 2392 262 182 0,9 Mt 0,5 Mt Μ. Ανατολή 580 2376 180 83 45 N2O-N NO-N Ν. Ασία 2060 12941 3816 614 186 Α. Ασία 950 24345 5150 397 269 ΝΑ. Ασία 870 4216 941 247 85 Λίπανση 75 Mt 0,6% Αυστραλία 490 651 63 109 29 Ιαπωνία 40 436 361 12 11 Κόσμος 14360 73467 20664 3150 1498
Πληθυσμός (δισεκατομμύρια) Γεωργική έκταση Πληθυσμός Λίπασμα Ν Γεωργική έκταση (10 7 στρ) Λιπάσματα Ν (10 6 τόνους) Jenkinson 2001
Απόδοση (kg/στρ) Αγρονομική αντίδραση 1000 500 Φυσιολογικές διεργασίες Λίπανση (kg Ν/στρ) 30 20 10 10 20 30 40 Πρόσληψη (kg Ν/στρ) 10 20 30 Εδαφικές παράμετροι Περιβάλλον ριζόσφαιρας Λίπανση (kg Ν/στρ) Η περίπτωση του αζώτου
Συμπεράσματα Συμπεράσματα Γεωργία χαμηλών εισροών ελαχιστοποιεί τις εκπομπές Ν Λιπάνσεις με <15-20 kg Ν/στρ Ορθολογική λίπανση ελαττώνει σημαντικά τις εκπομπές Ν τύπος λιπάσματος σε σχέση με ph, CEC, texture αργής αποδέσμευσης (2σιο % επιστροφής) τρόπος εφαρμογής ενσωμάτωση υδρολίπανση 80% αποδοτικότητα χρόνος εφαρμογής (μικρή ποσότητα πριν ανθοφορία) Μεγαλύτερες εκπομπές από εντατικές κατεργασίες Χρειάζεται ποσοτικοποίηση των θερμοκηπιακών εκπομπών
Η περίπτωση μιας Ελληνικής καλλιέργειας Καλλιέργεια Χωρίς ζιζανιοκτόνα Χωρίς εχθρούς και ασθένειες Χωρίς λίπανση (μετά το 3-5 έτος 0-6 kg N/στρ) Χωρίς άρδευση (1,0-1,6 t dm/στρ) Με 2-3 αρδεύσεις 2,5 ->3,2 t / στρ. Ν. Δαναλάτος: Πανεπιστήμιο
Με 50 /t (στο χωράφι) πολύ μεγαλύτερο το εισόδημα γεωργού 140 120 100 ( / στρ) 80 60 40 20 0 Σίτος Βαμβάκι Αγριαγκινάρα Ν. Δαναλάτος: Πανεπιστήμιο
Ενεργειακό ισοζύγιο παραγωγής βιοκαυσίμων (National Geographic, Οκτ. 2007) 30 Cynara pellets 25 Energy output/input 20 15 10 Ethanol from sugar cane 5 0 Diesel from rapeseed Ethanol from corn 1:2.5 1:1.3 1:8.0 1:27
Τιμές Θερμογόνος δύναμη Πετρέλαιο Μαζούτ Λιθάνθρακας 20,0 / GJ 10,5 / GJ 4,4 / GJ Αγριαγκινάρα 4,2 / GJ (μπάλα σε απόσταση 40 χλμ) 7,0 / GJ (πελλέτα-χονδρική) Ν. Δαναλάτος: Πανεπιστήμιο
1.250.000 στρ 2,5 εκ. t * 80 /t = 200 εκ. 2,5 εκ. t * 120 /t = 300 εκ. Ν. Δαναλάτος: Πανεπιστήμιο
1.549.500 Παραγωγή Η/Ρ από αγριαγκινάρα σε μονάδες 500 MWe 85000 250000 250000 142000 σιτάρι βαμβάκι 36650 35560 50450 7700 79090 Ν. Δαναλάτος: Πανεπιστήμιο
Αντικατάσταση 1 εκ. στρ σταριού και 0,5 εκ. στρ βαμβακιού με αγριαγκινάρα Θα τηρηθούν οι υποχρεώσεις προς διεθνή πρωτόκολλα Θα αποσυμπιεστούν οι τιμές των προϊόντων Διακοπή της διάβρωσης και ερημοποίησης επικλινών εδαφών σε 1.000.000 στρ. Εξοικονόμηση νερού άρδευσης κατά 200 εκατ. t ή το 1/3 του άνω ρου Αχελώου. Διακοπή της ρύπανσης με τουλάχιστον 100.000 t Ν-χων λιπασμάτων ετησίως και της ρύπανσης με άλλα αγροχημικά μεγάλων εκτάσεων εντός και εκτός μικρής κοινωνίας. Δημιουργία γόνιμων εδαφών για μελλοντική χρήση με καλή δομή και αύξηση της οργ. Ουσίας κατά >1,5% μετά μια 10ετία.
ΑΠΕ στην Ευρώπη-25 Η βιομάζα αποτελεί τη σημαντικότερη ΑΠΕ στην Ευρώπη και παγκοσμίως. Στόχος για το 2020 : 20% των ενεργειακών αναγκών από ΑΠΕ. Ν. Δαναλάτος, Πανεπιστήμιο
Biomass (bio-energy) production Βιομάζα στην Ε.Ε.-25 94% wood chips and pellets 312 Mt or 125 Mtoe 6% Agric. Crops 8 Μtoe Bio-ethanol biodiesel Ν. Δαναλάτος, Πανεπιστήμιο
Στερεά βιο-καύσιμα 170-220 / τόνο 120-140 / τόνο Ν. Δαναλάτος, Πανεπιστήμιο
Με χρήση υπάρχοντος εξοπλισμού Από το χωράφι στην μονάδα 20 /t Pelletizer 200 kw Αξία: $ 150.000 Παραγωγή 35 kt/έτος Ν. Δαναλάτος: Πανεπιστήμιο
Χονδρική 120 /t +ΦΠΑ Ν. Δαναλάτος: Πανεπιστήμιο