Wetenschap
Hoe schakelen gewas-veeteeltsystemen over naar groene landbouwontwikkeling in het Baiyangdian Basin?
Overmatige stikstofinbreng in landbouwsystemen heeft milieuproblemen veroorzaakt zoals luchtvervuiling, verlies aan biodiversiteit en aantasting van water. Ondertussen heeft de ontwikkeling van de intensieve veehouderij de scheiding tussen de landbouw- en de veehouderijsector verder veroorzaakt, wat heeft geleid tot extra hotspotgebieden die gevoelig zijn voor de lozing van verontreinigende stoffen.
Het optimalisatieprogramma voor nutriëntenbeheer richt zich op de uitdagingen met meerdere doelstellingen binnen het voedselsysteem, waarbij het concept van groene landbouwontwikkeling (AGD) wordt geïntegreerd. Bij het nastreven van AGD wordt de kwaliteit van zowel de menselijke leefomgeving (bewoning) als de natuurlijke omgeving (waaronder water, lucht en bodem) van groot belang.
Wanneer het nutriëntenbeheer er echter op gericht is tegelijkertijd de bodem, het water en de atmosfeer te beschermen, kunnen er conflicten ontstaan. Deze conflicten zijn vaak het gevolg van het ingewikkelde samenspel tussen maatregelen gericht op lucht- of waterverlies en de noodzakelijke aanpassingen die in verschillende ruimtelijke gebieden nodig zijn. Toch ontbreekt een geoptimaliseerd beheer van gewas-veehouderijsystemen die gebruik maken van zonering met meerdere doelstellingen.
Universitair hoofddocent Wenqi Ma van de Hebei Agricultural University en professor Lin Ma van het Agricultural Resources Research Center, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, evenals hun onderzoeksteams, namen het Baiyangdian Basin als een typische case study om een multi- -objectieve zoneringsmethode, en verkende de optimale aanpak van nutriëntenbeheer voor de groene transformatie van de landbouw in bekkens.
Het onderzoek is gepubliceerd in Frontiers of Agricultural Science and Engineering .
Door gebruik te maken van het NUFER-model (nutriëntstromen in voedselketens, milieu en hulpbronnengebruik), kwantificeerden onderzoekers de drempels voor deze milieu-indicatoren en bepaalden ze de huidige niveaus van milieu-emissies in het Baiyangdian Basin. Ze analyseerden verschillende scenario's en hun potentieel om de milieueffecten te verminderen, en realiseerden zo AGD.
In de studie werd gekeken naar een reeks milieu-indicatoren die rechtstreeks van invloed zijn op de menselijke gezondheid, de productie van hoogwaardige goederen en milieukenmerken. Het identificeerde vier specifieke indicatoren, namelijk de vervluchtiging van ammoniak, overtollige stikstof, bodemdraagvermogen en ecologische rode lijngebieden, die van cruciaal belang zijn voor het optimaliseren van de gewas-veeteeltsystemen.
Een verband tussen ammoniakemissie en fijnstof2,5 werd tot stand gebracht door het gebruik van geografisch gewogen regressieanalyse. De drempel voor de vervluchtiging van ammoniak werd verder berekend op basis van de bevolkingsdichtheid. Het stikstofoverschot in het bekken werd bepaald door de rasterkaarten die de helling en rivierafstand in het Baiyangdian Basin weergeven over elkaar heen te leggen. De drempelwaarde van het stikstofoverschot wordt bepaald door de waarde van stikstof in het stroomgebied en de kritische waarde van afvloeiing of uitspoeling in de voor nitraat kwetsbare zone binnen de provincie.
Het draagvermogen van de bodem heeft betrekking op de verhouding tussen de stikstof die wordt uitgescheiden door vee en de stikstof die wordt geoogst door gewassen in het gebied. De kritische waarde is wanneer de door het vee uitgescheiden stikstof en de door de gewassen geoogste stikstof een evenwicht bereiken. Vervolgens werden gebieden die de drempel overschreden, volgens de vergelijking tussen de huidige situatie en de drempelwaarde als hoog geclassificeerd, terwijl gebieden die onder de drempelwaarde lagen als laag werden geclassificeerd. Gebieden werden onderverdeeld in acht categorieën, die elk een unieke combinatie van de drie indicatoren vertegenwoordigen, samen met één ecologisch rode lijngebied.
Om manieren te verkennen om het nutriëntenbeheer te optimaliseren, werden drie scenario's ontwikkeld om potentiële emissiereducties te evalueren:(1) CS, het huidige situatiescenario waarin een uitgebreide beoordeling van milieu-indicatoren in het Baiyangdian Basin werd gemaakt op basis van statistische gegevens; (2) UT, de sterk aanbevolen uniforme managementtechnologie van de overheid waarin de hele regio het model van integratie van landbouw en veeteelt overneemt, voornamelijk gepromoot door de staat, om de recycling van voedingsstoffen in gewas-veeteeltsystemen te vergemakkelijken, met als doel de toevoer van voedingsstoffen te verminderen eisen en bevordert een efficiënte recycling van nutriënten; en (3) ZM, een managementtechnologietoepassing gebaseerd op zonepartitiebeheer die gebaseerd is op het uniforme beleid, worden gerichte emissiereductietechnologieën gebruikt voor zonespecifiek optimaal beheer op basis van de onderscheidende kenmerken van elke zone.
Op basis van de resultaten kan worden gezien dat na de implementatie van UT het aandeel provincies binnen veilige districten is gestegen van 8% naar 21%, terwijl de hoogrisicozone (dubbelhoge zone) slechts met minder dan 6% is afgenomen. Door de verdere toepassing van ZM voort te zetten, heeft meer dan 55% van de provincies in het Baiyangdian Basin milieuvriendelijkere emissies bereikt, waarbij alle drie de indicatoren binnen de drempelwaarden vallen.
Er zijn echter nog steeds gebieden die de veiligheidsdrempel overschrijden. Concreet had 10,5% van de provincies nog steeds een hoge ammoniakemissie, 18,4% een hoog stikstofoverschot en 15,8% beide. De multi-objectieve aanpak voor zonale beheeroptimalisatie was nuttiger om de groene milieu-emissie van de gewas-veeteeltsystemen in bekkens te realiseren.
Deze systeembenadering biedt niet alleen een effectieve manier om de uitdagingen in het Baiyangdian Basin aan te pakken, maar biedt ook een potentiële manier om de huidige uitdagingen in de landbouwsystemen in China het hoofd te bieden, en daardoor het land te helpen transformeren naar milieuvriendelijkere landbouwsystemen. Een landbouw die op een dergelijke manier wordt getransformeerd, kan de natuurlijke hulpbronnen beschermen, de vervuiling verminderen en de efficiëntie van het gebruik van hulpbronnen verbeteren, terwijl de voedselzekerheid behouden blijft.