Ugljikov dioksid – gnojivo iz zraka

Suvremena poljoprivreda sve se manje oslanja na iskustvo generacija poljoprivrednika. Njihovo je znanje je bilo dovoljno za prehranjivanje obitelji. Sve se više oslanja na tržišno orijentirane suvremene agrotehničke mjere potkrijepljene stručnim saznanjima i mjerenjima. O ugljikovom dioksidu najčešće se posljednjih godina govori u kontekstu klimatskih promjena. Značajno manje ili uopće se ne govori u smislu biljne proizvodnje, odnosno flore planeta općenito.

Kontrolirano uzgajanje biljaka u staklenicima omogućuje optimalno iskorištavanje dodanih gnojiva i ostalih potrebnih sastojaka. Međutim, prema Liebigovom zakonu minimuma:

“Raspoloživost najizdašnijeg nutrijenta u tlu vrijedi samo onoliko koliko ima na raspolaganju onog najsiromašnijeg.“

U našem slučaju dostupnost tekućih i krutih tvari potrebnih za razvoj biljaka nije dovoljna za njen optimalan rast ako se zanemari potreba za dodatnom količinom ugljikovog dioksida u zraku, čime se pospješuje proces fotosinteze. Ovo je posebno važno u stakleničkim uvjetima. U njima se uzgaja mnogo biljaka u malom zatvorenom prostoru, kao i u danima dobre osunčanosti kad se biljke najbrže razvijaju.

U razvijenim zemljama već je desetljećima uobičajena praksa podizanje koncentracije CO₂ u staklenicima zbog povećanja prinosa i mogućnosti ranije berbe. Postoji nekoliko načina obogaćivanja ugljikovim dioksidom. Osim izravnog ispuštanja plina pomoću mreže raspršivača kojom se, uz primjenu senzora, postiže željena koncentracija u stakleniku, u zimskim mjesecima se mogu upotrijebiti plinski grijači. Oni, osim što griju prostor, gorenjem proizvode i ugljikov dioksid. Time se istovremeno postižu potrebna temperatura i obogaćuje zrak s CO₂.

Brojčano govoreći, jedan prostorni metar prirodnog plina gorenjem proizvodi 1.8 kilograma ugljikovog dioksida.

  Obogaćivanje CO₂ na otvorenom

Razvoj suvremene tehnologije omogućio je provođenje FACE (Free-Air Carbon dioxide Enrichment) eksperimenata obogaćivanja CO₂ na otvorenom. Dvije skupine jednake biljne vrste posade se u tlo. Pri tome kontrolna grupa biljaka raste u postojećim uvjetima. Drugoj se pomoću raspršivača omogućuje rast uz povećanu koncentraciju CO₂. Cijelo istraživanje prati niz senzora pomoću kojih se održava željena koncentracija ugljikovog dioksida u zraku i mjere različiti drugi parametri.

Brazilu, kao najvećem svjetskom proizvođaču kave, posebno je u interesu provjeriti kako će se kava ponašati u uvjetima povećane količine CO₂ u zraku, pa su stoga R. Ghini i suradnici (2015.) napravili FACE eksperiment s dvije najpoznatije komercijalne vrste kave. Dvogodišnje istraživanje provedeno je uz postojeću količinu CO2 u zraku (390 ppm) i onu dvostruko veću od predindustrijskog razdoblja (550 ppm).

Prve godine nije bilo nikakvih razlika između dvije grupe biljaka. Međutim, za vrijeme druge sezone rasta fotosinteza je povećana 40% u grupi s povećanom koncentracijom CO₂, a efikasnost korištenja vode za 60%. Slično se događalo i u zimskom razdoblju. Krajnji rezultat istraživanja je bila povećana visina biljaka do 10%, promjer stabljike do 13%. Povećan je i prinos do 15%, s tim da zrna kave nisu bila veća nego brojnija. Jedan od najgorih nametnika kaveni moljac (Leucoptera coffeella) je manje napadao kavu koja je rasla uz povećanu koncentraciju CO₂. Nisu primijećene nikakve značajne razlike u sastavu zrna kave. Dakle, primijećen je niz dobrobiti koje je donijela veća količina CO₂ na raspolaganju biljkama.

Posebno bi trebalo istaknuti činjenicu o boljoj iskoristivosti vode za rast biljaka odnosno manjoj potrebi za vodom. Naime, biljke na donjoj strani lista imaju otvore (stome) kojima reguliraju razmjenu plinova u koje pripada i vodena para. Kad ima više CO₂ u atmosferi, otvora ima manje budući da biljka uspješno obavlja fotosintezu. Samim time bolje iskorištava vodu, to jest ispušta manje vodene pare u okolni zrak. Ovaj rezultat je još značajniji ako znamo da se preko dvije trećine svjetskih zaliha slatke vode troši na poljoprivredu. U suhim i polupustinjskim krajevima to može značiti razliku između života i smrti biljaka.

Slično istraživanje provedeno je na sadnicama eukaliptusa, značajnoj industrijskoj biljci koja se koristi za proizvodnju papira i eteričnih ulja. Žarište istraživanja je bilo na učinku nametnika od kojih su tri najznačajnije vrste namjerno puštene na sadnice.

Pokazalo se da nametnici manje intenzivno napadaju biljke koje rastu u povećanim koncentracijama CO₂.

Uz to,  visina biljaka je bila veća 23%, promjer stabljike 26%, a sličan pozitivan pomak dogodio se i s lisnatom površinom. U ovom eksperimentu jasno je pokazano, kao i kod kave, da povećana koncentracija CO₂ ima blagotvorno djelovanje na rast biljaka i istovremeno smanjuje napade različitih patogena.

Rast zelenih površina

Učinci povećane koncentracije ugljikovog dioksida u atmosferi mogu se otkriti i satelitskim mjerenjima. Skupina znanstvenika je 2016. g. istraživanjem satelitskih mjerenja u razdoblju od 33 godine, ustanovila da se na našem planetu povećala površina pod lišćem za 17.5 milijuna kvadratnih kilometara. Analiza uzroka povećane zazelenjenosti pokazala je da je za više od dvije trećine zaslužna povećana koncentracija CO₂ (u odnosu na predindustrijsku vrijednost).

Čovjek svojim djelovanjem može pripomoći da planet bude zeleniji. Nedavni satelitski podaci iz 2019.g. pokazuju da su Kina i Indija vodeći na svijetu po povećanju zelenih površina svojih država. I dok se u Indiji, uglavnom, radi o povećanju površina za poljoprivrednu proizvodnju, kineski napori većinom su usmjereni na pokušaj zaustavljanja pustinjskih područja sadnjom novih šuma.

Novi Europski zeleni plan u poljoprivredi zahtijeva ekološki odnosno organski uzgoj na barem jednoj četvrtini poljoprivrednih površina do 2030. godine. Prema Eurostatu, ovaj cilj već je postigla Austrija. Vrlo blizu su mu Estonija i Švedska, dok je Hrvatska u grupi zemalja s ekološkom proizvodnjom između 6 i 12%.

Iako će takvim uzgojem nužno biti smanjena proizvodnja hrane, dobro je znati da u ugljikovom dioksidu imamo plinovito prirodno gnojivo koje može značajno pomoći pri proizvodnoj transformaciji EU poljoprivrede. Napomenimo na kraju da čovjek dobro podnosi povećane koncentracije CO₂ u zraku, sve do vrijednosti deset puta veće od postojeće (4 000 ppm). To je i granična vrijednost pri kojoj se uključuju upozorenja u američkim nuklearnim podmornicama i svemirskim brodovima.