Driving factors, decoupling effects and trend Prediction of Carbon Footprint in the production of major grain Crops in the Yellow River Basin

De atmosfeer van de aarde warmt op, en een aanzienlijk deel van die warmte komt van gassen die door menselijke activiteiten worden uitgestoten. Hoewel het verbranden van fossiele brandstoffen vaak de meeste aandacht krijgt, speelt de manier waarop we ons voedsel verbouwen ook een belangrijke rol. De landbouw stoot broeikasgassen uit via verschillende wegen: de productie en het gebruik van chemische meststoffen, het verbranden van gewasresten zoals stro, de energie die nodig is om water te pompen voor irrigatie, en de natuurlijke afgifte van gassen uit ondergelopen rijstvelden. Wetenschappers meten de totale hoeveelheid van deze gassen die door een specifieke activiteit wordt gegenereerd als een "koolstofvoetafdruk". In China is het bekken van de Gele Rivier een cruciale regio voor de verbouw van voedsel, waar meer dan een derde van de nationale graanproductie vandaan komt. Dit gebied staat echter voor een moeilijke uitdaging: het is ecologisch kwetsbaar, met schaars water en bodems die gemakkelijk eroderen, maar het leunt tegelijkertijd op intensieve landbouwmethoden om miljoenen mensen te voeden. Terwijl het land streeft naar het verminderen van de totale koolstofemissies om een piek te bereiken in 2030 en neutraliteit in 2060, is het begrijpen van precies hoeveel koolstof deze vitale graanproductie genereert, en wat die cijfers drijft, urgenter geworden.

Onderzoekers van het Baotou Teachers College zetten zich in om dit complexe beeld in kaart te brengen voor de negen provincies langs de Gele Rivier. Ze richtten zich op de drie belangrijkste gewassen die de regio voeden: tarwe, maïs en rijst. In plaats van slechts naar één enkel jaar te kijken, onderzochten ze twintig jaar aan gegevens, van 2004 tot 2024, om te zien hoe de koolstofvoetafdruk van deze gewassen in de loop van de tijd is veranderd. Ze berekenden de emissies van elke fase van het landbouwproces, van de productie van zaden en meststoffen tot het verbranden van stro na de oogst. Hun analyse onthulde een duidelijke trend: de totale hoeveelheid koolstofemissies door de teelt van deze granen is gestaag gestegen. Over twee decennia groeide de totale emissie van ongeveer 63 miljoen ton naar bijna 94 miljoen ton. Deze toename was niet uniform over de hele regio; het werd voornamelijk gedreven door een enorme expansie van de maïsteelt in de noordelijke delen van het bekken, met name in Binnen-Mongolië, waar het areaal dat met maïs werd beplant zo aanzienlijk groeide dat de koolstofemissies die met dat gewas verbonden zijn, verdubbelden. De tarwe-emissies stegen ook, maar langzamer, terwijl de rijst-emissies relatief stabiel bleven en slechts licht fluctueerden.

Wanneer de onderzoekers naar de emissies per eenheid land keken, kwam er een ander verhaal naar voren. Hoewel de totale vervuiling omhoog ging omdat boeren meer hectares plantten, groeide de vervuiling die door elke specifieke hectare land werd gegenereerd slechts zeer langzaam. Dit suggereert dat de belangrijkste drijfveer van de stijgende totale emissies de enorme schaal van de beplanting is, en niet een plotselinge piek in hoe vervuild elk individueel boerenbedrijf is geworden. De kaart van de vervuiling is echter niet overal hetzelfde. De studie vond dat de bron van de koolstofvoetafdruk verandert afhankelijk van waar men zich in het rivierbekken bevindt. In de bovenloop, waar het klimaat droger is en rijst onder specifieke omstandigheden wordt verbouwd, komen de emissies voornamelijk voort uit de rijstvelden zelf en het water dat voor irrigatie wordt gebruikt. In de midden- en benedenloop, waar tarwe en maïs domineren, is de grootste bron van emissies het verbranden van achtergebleven stro. Sterker nog, de rijstteelt en het verbranden van stro maken samen meer dan zestig procent uit van de totale koolstofvoetafdruk voor het gehele bekken.

Om te begrijpen waarom deze cijfers veranderen, analyseerde het team de menselijke en economische factoren die hierachter liggen. Ze ontdekten dat naarmate de economische waarde van de landbouw per persoon toeneemt, boeren de neiging hebben om meer inputs te gebruiken, zoals meststoffen en machines, wat de emissies opdrijft. Daartegenover staat dat naarmate de rurale populatie krimpt en er minder mensen op het land wonen, de resterende boerderijen vaak groter en efficiënter worden, wat de koolstofvoetafdruk per eenheid output juist helpt te verlagen. De studie onderzocht ook de relatie tussen het geld dat met de landbouw wordt verdiend en de uitgestoten koolstof. Gedurende het grootste deel van de twintigjarige periode bewogen de twee samen: naarmate de economie groeide, namen ook de emissies toe, hoewel de emissies minder snel groeiden. Dit staat bekend als "zwakke ontkoppeling", wat betekent dat er vooruitgang wordt geboien, maar ze nog steeds aan elkaar gekoppeld zijn. Echter, in de recente jaren waren er momenten van "sterke ontkoppeling", waarbij de economie groeide terwijl de emissies da actually daalden, wat een glimp biedt van wat mogelijk is.

Kijkend naar de toekomst, gebruikten de onderzoekers een voorspellend model om te voorspellen wat er zou kunnen gebeuren tussen 2025 en 2060. Het model suggereert dat hoewel de koolstofvoetafdruk per ton geproduceerd graan zal blijven dalen naarmate de landbouw efficiënter wordt, de voetafdruk per eenheid land waarschijnlijk licht zal blijven stijgen. Dit creëert een spanning: zelfs als boeren efficiënter worden, kunnen de totale emissies nog steeds stijgen als het beplantte areaal blijft uitbreiden of als de intensiteit van de inputs per hectare toeneemt. Om de nationale doelen te halen — het bereiken van een piek in emissies in 2030 en neutraliteit in 2060 — stelt de studie specifieke doelen. De koolstofvoetafdruk per eenheid land moet onder een bepaalde limiet worden gehouden, en de emissies per ton graan moeten tegen 2060 tot een specifiek niveau zijn gedaald. Het bereiken hiervan zal een verschuiving in de manier van landbouw vereisen. De onderzoekers suggereren dat de weg vooruit het verminderen van het zware gebruik van chemische meststoffen omvat, het vinden van betere manieren om gewasstro te gebruiken zodat het niet verbrand hoeft te worden, en het promoten van machines die energie-efficiënter zijn. Door deze strategieën af te stemmen op de specifies van elke provincie — of dat nu het beheren van irrigatie in het droge noorden is of het omgaan met stro in het vruchtbare zuiden — kan het bekken van de Gele Rivier het land blijven voeden terwijl het beweegt naar een schonere, koolstofarme toekomst.