Для оценки влияния покровных культур и других методов на накопление углерода в почве необходимы количественные данные в реальных условиях. Масштабные медицинские исследования предоставляют проверенную методологию.

Со времён первой сельскохозяйственной революции, около 10 000 лет до н. э., человечество адаптировало свои методы ведения сельского хозяйства к изменению климата. Считается, что зарождение раннего земледелия было обусловлено изменением сезонных условий, которые способствовали регулярным интервалам между посадкой и сбором урожая после последнего ледникового периода.

В современную эпоху необходимость адаптации привела к расширению землепользования, удобрения, орошения и других методов ведения сельского хозяйства, основанных, главным образом, на сжигании углерода и заборе пресной воды, для удовлетворения местных экологических условий и потребностей растущего населения. Эти методы способствовали обеспечению продовольствием, но также и возникновению многих современных климатических и экологических проблем.

Осознание глобальных кризисов, связанных с изменением климата и биоразнообразием, послужило причиной принятия таких знаменательных международных соглашений, как Парижское соглашение и Глобальная рамочная программа по биоразнообразию. Парижское соглашение юридически обязывает страны-участницы внедрять методы землепользования, которые сокращают выбросы и активно удаляют углерод из атмосферы.

Один из таких комплексов модифицированных методов землепользования, известных под общим названием «климатически оптимизированное сельское хозяйство» [Министерство сельского хозяйства США, 2025], позиционируется как прагматичный и малозатратный способ управления изменением климата посредством естественного удаления углерода из атмосферы и предотвращения выбросов (связанных как с землепользованием, так и с животноводством). Однако эти методы изучались преимущественно в небольших контролируемых экспериментах, не в той степени, которая необходима для подтверждения их эффективности и мотивации к их внедрению в крупных масштабах.

Недавно эксперты по почвенному углероду исследовали целесообразность применения причинно-следственных подходов для количественной оценки накопления почвенного углерода и предотвращения выбросов в результате крупномасштабных мероприятий по управлению земельными ресурсами, а также для устранения проблем и неопределённостей, замедляющих их внедрение [Bradford et al., 2025a]. Подобные подходы давно применяются в других контекстах для измерения и подтверждения эффективности лечения. В частности, методы исследования эффективности вакцин в медицинской науке в целом дают важную информацию для оценки климатически оптимизированных методов применения.

Учёт выбросов углерода

Климатически оптимизированное сельское хозяйство включает в себя различные методы управления, такие как выращивание покровных культур (высадка некоммерческих культур на залежных землях), сокращение или полное исключение обработки почвы и диверсификация культур. Эти методы могут обеспечить различные сопутствующие преимущества, включая повышение урожайности, улучшение влагоудерживающей способности почвы, улучшение микробиома почвы, снижение эрозии и поверхностного стока, усиление борьбы с вредителями, болезнями и сорняками, а также повышение доступности питательных веществ в почве, что снижает потребность в химических удобрениях [Министерство сельского хозяйства США, 2025].

Эти преимущества связаны с идеей о том, что такие методы либо предотвращают потери, либо способствуют приросту органического вещества почвы. Но можно ли измерить, насколько они действительно помогают?

Для учёта потерь, накопления или хранения углерода на сельскохозяйственных угодьях органическое вещество почвы обычно измеряется с помощью элементного анализа образцов почвы в лаборатории. Количество накопленного углерода определяется путём отслеживания изменений в запасах углерода в почве с течением времени. Сравнение результатов применения климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства с результатами применения традиционных методов ведения бизнеса позволяет оценить эффективность подходов к управлению выбросами углерода.

Если предположить, что учёт углерода выявляет увеличение запасов углерода в почве, сельскохозяйственные проекты, реализующие эти подходы, можно рассматривать как естественные климатические решения, которые ценятся на добровольном рынке квот на выбросы углерода за их способность компенсировать и удалять углерод. Например, один из разработчиков проектов, продающий углеродные кредиты с 2022 года, недавно сообщил, что благодаря его усилиям на сельскохозяйственных угодьях США накоплен почти 1 миллион тонн почвенного углерода. Кроме того, в хозяйствах четырёх штатов США совместное применение трёх климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства — нулевой обработки почвы, покровных культур и севооборота с использованием кукурузы и сои — привело к переходу к увеличению выбросов углерода за счёт потерь углерода в почве при использовании традиционных методов [Министерство сельского хозяйства США, 2025].

Ограниченные данные, низкий уровень внедрения

Несмотря на заявления об успешности климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства, их внедрение остаётся низким. Хотя методы нулевой и минимальной обработки почвы внедрены более чем на половине всех полей сои, кукурузы и сорго в США, покровные культуры используются менее чем на 5% сельскохозяйственных угодий страны.

Множество социальных, культурных и экономических факторов, а также вопросы о целесообразности эффективного смягчения последствий изменения климата, способствуют ограниченному внедрению некоторых климатически оптимизированных практик [Prokopy et al., 2019; Eagle et al., 2022]. Однако при наличии надёжных данных, свидетельствующих об их широком применении для повышения урожайности, снижения затрат и улучшения климата, они могли бы получить более широкое распространение среди производителей.

В настоящее время большинство доказательств, подтверждающих преимущества климатически оптимизированного сельского хозяйства для управления выбросами углерода, основано на ограниченном наборе экспериментальных испытаний на небольших участках и прогнозируемых результатах, полученных с помощью применения биогеохимических моделей, основанных на процессах. Государственные и частные инвестиции в исследования, направленные на количественную оценку эффективности этих практик посредством измерений, мониторинга, отчётности и верификации в масштабах реального коммерческого сельского хозяйства, сдерживались предположением о том, что почвы слишком сильно различаются, чтобы можно было реально измерить эффект обработки [Poeplau et al., 2022].

Это предположение основано на том факте, что региональные и национальные инвентаризации почвенного углерода выявляют существенные различия в содержании почвенного углерода как в масштабах отдельных полей (от нескольких метров до десятков метров), так и между полями (от нескольких километров до нескольких десятков километров). Считается, что эти различия препятствуют выявлению влияния сельскохозяйственных практик на запасы углерода [Bradford et al., 2023]. Однако эту изменчивость можно преодолеть, масштабируя данные с полевых данных до многополевых масштабов, что позволит оценить средний эффект вмешательств.

Как может выглядеть это масштабирование и какие примеры из других областей можно использовать для достижения прогресса?

Адаптация методов медицинских исследований

Причинно-следственные подходы регулярно используются в здравоохранении, в том числе при испытаниях вакцин. На поздних стадиях испытаний эффективность вакцины количественно оценивается в условиях, приближённых к реальным, путём измерения различий в реакции здоровья людей, получивших вакцину, и тех, кто не получил её.

Важно отметить, что подобные испытания в реальных условиях проводятся только после накопления достаточного количества экспериментальных данных — как правило, полученных в результате контролируемых лабораторных экспериментов и небольших клинических испытаний — о базовых механизмах, указывающих на вероятность широкого, значимого положительного эффекта и минимального отрицательного эффекта вакцины. Учёные в области общественного здравоохранения используют эти масштабные клинические эксперименты (или наблюдательные исследования) для учёта таких факторов, как различные риски воздействия и предшествующие условия, которые могут изменить эффективность вакцины в реальных условиях по сравнению с эффективностью в контролируемых условиях.

Учёные, изучающие Землю, могут использовать результаты таких испытаний. Адаптация этой экспериментальной структуры для исследований в области почвоведения позволит разработчикам проектов, учёным, землеустроителям и политикам оценить способность климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства накапливать углерод и сокращать выбросы на реальных полях и фермах. Это также позволит более эффективно формировать значимые политические инициативы по борьбе с изменением климата.

Уже существует база строго контролируемых экспериментов в небольших масштабах, обычно проводимых на участках, обрабатываемых исследователями, что свидетельствует о преимуществах улучшенных методов ведения сельского хозяйства в строго контролируемых условиях для снижения выбросов углерода. Чего не хватает, так это крупномасштабных интервенционных исследований по отбору проб почвенного углерода на полях, на которых применяются климатически оптимизированные методы обработки (например, нулевая или минимальная обработка, севооборот, покровные культуры), по сравнению с теми, на которых применяются традиционные методы обработки [Bradford et al., 2025b].

Такие исследования должны проводиться с использованием соответствующих принципов дизайна, чтобы подтвердить, приводят ли вмешательства к измеряемому приросту углерода, и сосредоточиться на внешней валидности экспериментов. В случае климатически оптимизированного сельского хозяйства «внешняя валидность» относится к степени, в которой результаты исследования применимы к другим полям, подвергающимся аналогичным вмешательствам. Достижение внешней валидности требует постоянного наблюдения за реалистичным поведением вмешательств на действующих коммерческих фермах и на чётко определённых и охраняемых контрольных полях, повторения экспериментов на различных участках и количественной оценки средних результатов вмешательств по полям, а не для отдельных полей.

Новые исследования показывают, что эмпирические проекты измерения и повторного измерения научно осуществимы в региональных сельскохозяйственных масштабах с использованием современных передовых методов отбора проб почвы и анализа углерода [Potash et al., 2025; Bradford et al., 2023]. Potash et al. [2025], например, смоделировали рандомизированное контролируемое исследование для проектов вмешательства на сотнях или тысячах полей, включая известные вариации запасов почвенного углерода и ошибки измерений. Результаты показали, что такие проекты могут надёжно оценивать эффекты применяемых обработок.

Использование причинно-следственных эмпирических подходов может дополнять, а не конкурировать с разработкой других подходов к оценке запасов почвенного углерода. Подходы, использующие спутниковое и воздушное дистанционное зондирование, могут, например, обеспечить более эффективное масштабирование проектов по смягчению антропогенного изменения климата, хотя и только после их предварительной валидации с помощью причинно-следственных эмпирических данных.

Таким образом, эмпирические причинно-следственные исследования в региональных масштабах коммерческих методов ведения сельского хозяйства должны стать золотым стандартом доказательств для оценки эффективности климатически оптимизированных подходов. Данные этих экспериментов обеспечат надёжную основу для независимой валидации существующих и новых цифровых и модельных подходов к оценке запасов почвенного углерода. Они также укрепят уверенность в том, что внедрение климатически оптимизированных методов действительно приводит к сокращению выбросов углерода и изменению климата в реальных условиях.

Литература
Bradford, M. A., et al. (2023), Testing the feasibility of quantifying change in agricultural soil carbon stocks through empirical sampling, Geoderma, 440, 116719, https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2023.116719.
Bradford, M. A., et al. (2025a), Agricultural soil carbon: A call for improved evidence of climate mitigation, Yale Applied Science Synthesis Program and Environmental Defense Fund white paper, Yale Appl. Sci. Synth. Program, New Haven, Conn., https://doi.org/10.31219/osf.io/uk3n2_v1.
Bradford, M. A., et al. (2025b), Upstream data need to prove soil carbon as a climate solution, Nat. Clim. Change, 15, 1,013–1,016, https://doi.org/10.1038/s41558-025-02429-4.
Eagle, A. J., N. Z. Uludere Aragon, and D. R. Gordon (2022), The realizable magnitude of carbon sequestration in global cropland soils: Socioeconomic factors, Environ. Defense Fund, New York, www.edf.org/sites/default/files/2022-12/realizable-magnitude-carbon-sequestration-cropland-soils-socioeconomic-factors.pdf.
Poeplau, C., R. Prietz, and A. Don (2022), Plot-scale variability of organic carbon in temperate agricultural soils—Implications for soil monitoring, J. Plant Nutr. Soil Sci., 185, 403–416, https://doi.org/10.1002/jpln.202100393.
Potash, E., et al. (2025), Measure-and-remeasure as an economically feasible approach to crediting soil organic carbon at scale, Environ. Res. Lett., 20(2), 024025, https://doi.org/10.1088/1748-9326/ada16c.
Prokopy, L. S., et al. (2019), Adoption of agricultural conservation practices in the United States: Evidence from 35 years of quantitative literature, J. Soil Water Conserv., 74(5), 520–534, https://doi.org/10.2489/jswc.74.5.520.
U.S. Department of Agriculture (2025), Documentation of literature, data, and modeling analysis to support the treatment of CSA practices that reduce agricultural soil carbon dioxide emissions and increase carbon storage, Off. of the Chief Econ., Off. of Energy and Environ. Policy, Washington, D.C., www.usda.gov/sites/default/files/documents/USDA_Durability_WhitePaper_01_14.pdf.

 

Ссылка: https://eos.org/opinions/how-can-we-tell-if-climate-smart-agriculture-stores-carbon