Τα τελευταία χρόνια, η καλλιέργεια της κινόα (Chenopodium quinoa Willd.) έχει επεκταθεί σε αρκετές χώρες πέρα από την περιοχή προέλευσής της λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος, της ανάπτυξης της αγοράς, της έρευνας και της προώθησης.
Χάρη στην υψηλής ποιότητας περιεκτικότητά της σε πρωτεΐνες, η κινόα θεωρείται ένας πολλά υποσχόμενος υποψήφιος για την ενίσχυση της παραγωγής υψηλής ποιότητας φυτικών πρωτεϊνών στον κόσμο. Αναγνωρίζεται ως καλλιέργεια μεγάλης αξίας όσον αφορά την ανοχή στις αβιοτικές καταπονήσεις και είναι μία από τις πιο θρεπτικές καλλιέργειες τροφίμων που είναι γνωστές σήμερα. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά ζητήματα, συμπεριλαμβανομένης της έλλειψης γνώσης σχετικά με τις βέλτιστες πρακτικές διαχείρισης, τα οποία πρέπει να αντιμετωπιστούν προκειμένου να εισαχθεί η καλλιέργεια κινόα σε οριακές περιοχές.
Μέχρι τις αρχές του 1900, η καλλιέργεια της κινόα παρέμεινε περιορισμένη στις χώρες προέλευσής της. Τον επόμενο αιώνα, η κινόα έφτασε στην Αφρική, την Ασία, την Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική. Μέχρι το 1999, λίγες μελέτες δημοσιεύθηκαν σε επιστημονικά περιοδικά με αξιολόγηση από ομοτίμους σχετικά με τις αγρονομικές πρακτικές στο ανοιχτό πεδίο. Οι Risi και Galewey αξιολόγησαν την επίδραση της πυκνότητας σποράς και της ημερομηνίας σποράς σε διαφορετικούς γονότυπους κινόα που καλλιεργούνταν στο Ηνωμένο Βασίλειο. Οι Jacobsen et al. ανέλυσαν τις επιπτώσεις της μεταβολής του ρυθμού αζωτούχου λίπανσης, του ρυθμού σπόρων, της απόστασης μεταξύ των σειρών, της μεθόδου συγκομιδής και της ημερομηνίας συγκομιδής στην κινόα στη Δανία. Το 1998, ο Vacher ανέλυσε την επίδραση της ξηρασίας στην κινόα στη Βολιβία. Εκτός από αυτά τα λίγα παραδείγματα, οι περισσότερες από τις μελέτες που πραγματοποιήθηκαν πριν από τη νέα χιλιετία για την κινόα αναφέρθηκαν στη λεγόμενη γκρίζα βιβλιογραφία. Πολλές από τις πειραματικές δοκιμές διεξήχθησαν στις χώρες προέλευσης, αλλά δεν είναι διαθέσιμες σε διεθνείς βάσεις δεδομένων.
Πρόσφατη μελέτη στην Ελλάδα είχε ως στόχο να διερευνήσει όλες τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου (ΑΘ) που παράγονται από την παραγωγή σπόρων κινόα και τη σχέση τους με παράγοντες που σχετίζονται με τη γεωργία, από την παραγωγή λιπασμάτων έως την κατανάλωση ενέργειας για όλες τις τεχνικές καλλιέργειας. Η ποσότητα όλων των εκπομπών GHG εκτιμήθηκε με τη χρήση του λογισμικού Cool Farm Tool. Προκειμένου να συλλεχθούν τα δεδομένα, διανεμήθηκε ένα ερωτηματολόγιο που περιλάμβανε ερωτήσεις σχετικά με τις λεπτομέρειες της καλλιέργειας, τα χαρακτηριστικά του εδάφους, τις εισροές, τα καύσιμα και τη χρήση νερού, το οποίο συμπληρώθηκε από σαράντα παραγωγούς κινόα από την Κεντρική Ελλάδα.
Συνεπώς, οι εκτιμώμενες τιμές του αποτυπώματος άνθρακα ανά εκτάριο και ανά κιλό σπόρων κινόα ήταν 1.159,65 και 0,48 kg CO2-eq, αντίστοιχα. Η παρούσα έρευνα διαπίστωσε επίσης ότι οι υψηλότερες εκπομπές CO2-eq ανά κιλό σπόρων κινόα συνδέονταν με την παραγωγή λιπασμάτων, με τιμή 0,20 kg CO2-eq που αντιστοιχεί στο 40,88% των συνολικών εκπομπών ανά κιλό παραγόμενων σπόρων. Συνεπώς, πρέπει να δοθεί προσοχή στον μετριασμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της παραγωγής σπόρων κινόα. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να γίνεται σωστή διαχείριση των χημικών λιπασμάτων και των γεωργικών μηχανημάτων, προκειμένου να διασφαλιστεί η βιώσιμη καλλιέργεια της κινόα.
Μέθοδος
Το σύνολο των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου υπολογίστηκε με τη χρήση του λογισμικού Cool Farm Tool, το οποίο αναπτύχθηκε από την Cool Farm Alliance (Grantham, Lincolnshire, Ηνωμένο Βασίλειο) ως εργαλείο υπολογισμού για την εκτίμηση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και του αποτυπώματος άνθρακα με βάση την απόδοση και τις εμπορεύσιμες αποδόσεις σε ένα χωράφι, την καλλιεργούμενη έκταση, τη χρήση λιπασμάτων (τύπος και ποσότητα) και την κατανάλωση ενέργειας (χρήση ηλεκτρικής ενέργειας και καυσίμων). Γενικά, το Cool Farm Tool παρέχει άμεσα αποτελέσματα και τη δυνατότητα εκτέλεσης σεναρίων «τι θα συμβεί αν», ενώ καλύπτει σχεδόν όλες τις καλλιέργειες παγκοσμίως, με εξαίρεση τις καλλιέργειες που δεν καλλιεργούνται σε έδαφος (π.χ. θερμοκήπια ή υδροπονικά συστήματα).
Συλλογή και ανάλυση
Για τη συλλογή δεδομένων, διανεμήθηκε ένα ερωτηματολόγιο με ερωτήσεις σχετικά με τις λεπτομέρειες της καλλιέργειας, τα χαρακτηριστικά του εδάφους, τις εισροές και τα καύσιμα, το οποίο συμπληρώθηκε από σαράντα (40) παραγωγούς κινόα από την Κεντρική Ελλάδα κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης καλλιεργητικής περιόδου του 2023. Σε όλα τα χωράφια που μελετήθηκαν, η κινόα καλλιεργήθηκε με βροχοδεξαμενή και δεν υποβλήθηκε σε καμία επεξεργασία με φυτοφάρμακα κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου. Οι υπερβολικές τιμές εξαιρέθηκαν από τα αποτελέσματα προκειμένου να υπολογιστεί η μέση τιμή και να ελαχιστοποιηθεί το σφάλμα. Τέλος, στην παρούσα μελέτη, τα αέρια του θερμοκηπίου (GHG: CO2, CH4 και N2O) εκφράστηκαν σε κιλά ισοδύναμου CO2 (kg CO2-eq) (Folina et al., 2021).
Δεδομένα εισόδου και παράμετροι
Για τη συλλογή δεδομένων, διανεμήθηκε στους παραγωγούς κινόα ένα ερωτηματολόγιο χωρισμένο σε τέσσερις κατηγορίες/ομάδες (λεπτομέρειες καλλιέργειας, χαρακτηριστικά εδάφους, εισροές και καύσιμα).
• Η ομάδα 1 περιείχε πληροφορίες σχετικά με την περιοχή καλλιέργειας και την ποσότητα του τελικού προϊόντος. Τα δεδομένα σχετικά με τη διαχείριση των αποβλήτων παρέχονταν επίσης στην ομάδα 1. Οι παραγωγοί κατέληξαν σε ομόφωνη απόφαση σχετικά με τη διαχείριση των υπολειμμάτων. Είτε διανέμονταν στο αγροτεμάχιο, είτε ενσωματώνονταν ή χρησιμοποιούνταν ως κάλυμμα με τα υπολείμματα των καλλιεργειών.
• Η ομάδα 2 κατέγραψε τα χαρακτηριστικά του εδάφους, όπως η υφή του εδάφους (αργιλώδες, ιλυώδες, αμμώδες κ.λπ.), η οργανική ύλη του εδάφους. Η υγρασία του εδάφους περιγράφηκε ως «ξηρή» και η αποστράγγιση του εδάφους ως «καλή». Επιπλέον, προσδιορίστηκε και το pH του εδάφους.
• Η Ομάδα 3 περιελάμβανε μεθόδους λίπανσης. Συγκεκριμένα, επιλέχθηκαν ο τύπος του λιπάσματος που χρησιμοποιήθηκε, η δόση εφαρμογής του και η αξιολόγηση του μέτρου (μονάδες λιπάσματος ή προϊόντα).
• Η ομάδα 4 κατέγραψε την άμεση χρήση ενέργειας, δηλαδή επιλέχθηκε η πηγή ενέργειας και καταχωρήθηκε η ποσότητα ενέργειας (λίτρα) που χρησιμοποιήθηκε για την καλλιέργεια. Η κατανάλωση κάθε εργασίας καταγράφηκε ξεχωριστά (όργωμα, καλλιεργητής, σβάρνισμα, σπορά, λίπανση, φυτοπροστασία, άρδευση, επισκέψεις εποπτείας και συγκομιδή).
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ
Τα αποτελέσματα των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από την παραγωγή κινόα, εκφρασμένα σε CO2-eq, παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Με βάση μια μέση έκταση 3,57 εκταρίων και 2451,9 κιλά παραγόμενων σπόρων κινόα ανά εκτάριο, το εκτιμώμενο συνολικό αποτύπωμα άνθρακα της καλλιέργειας κινόα ήταν 4.187,31 κιλά CO2-eq. Κατά συνέπεια, οι εκτιμώμενες τιμές αποτυπώματος άνθρακα ανά εκτάριο και ανά κιλό σπόρων κινόα ήταν 1.159,65 και 0,48 κιλά CO2-eq, αντίστοιχα. Επιπλέον, με βάση μια μέση περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες 12,87% και, κατά συνέπεια, μια απόδοση πρωτεϊνών 315,55 kg ha-1, οι συνολικές εκπομπές CO2-eq ανά κιλό πρωτεΐνης βρέθηκαν να είναι 3,68 kg
Όπως προκύπτει από την ανάλυση των εκπομπών CO2-eq ανά εκτάριο, οι εκπομπές από την παραγωγή λιπασμάτων, την εφαρμογή λιπασμάτων, την κατανάλωση ενέργειας (καύσιμα) και τη διαχείριση υπολειμμάτων ήταν οι κύριοι παράγοντες και ανήλθαν σε 471,93 kg (40,38%), 350,00 kg (30,35%), 288,68 kg (24,59%) και 49,04kg (4,18%), αντίστοιχα. Η χρήση αζώτου (N) και φωσφόρου (P) στην παραγωγή κινόα είναι μεταβλητή στο δείγμα, με μέσες ποσότητες 147 και 89 kg ha-1, αντίστοιχα. Όλοι οι αγρότες χρησιμοποιούν τρακτέρ και αλωνιστική μηχανή. Η συνολική κατανάλωση καυσίμων για τους ελκυστήρες (προετοιμασία γης και φύτευση) είναι 85 λίτρα ha-1 κατά μέσο όρο και για τα αλωνιστικά μηχανήματα 35 λίτρα ha-1. Επιπλέον, όλα τα χωράφια της παρούσας μελέτης ήταν βροχοκαλλιεργημένα και δεν χρησιμοποιήθηκαν φυτοφάρμακα σύμφωνα με τους αγρότες. Τα παραπάνω αποτελέσματα συνάδουν με αυτά των Gamboa et al. (2020) και Lotfalian Dehkordi και Forootan (2020), οι οποίοι ανέφεραν ότι τα λιπάσματα (παραγωγή και εφαρμογή) και η χρήση ενέργειας για την προετοιμασία της γης και της φύτευσης είναι οι κύριες πηγές εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου στην καλλιέργεια κινόα και συνέστησαν ότι είναι δυνατό να επιτευχθεί βιώσιμη γεωργία και ένα υγιέστερο περιβάλλον μέσω της εφαρμογής προηγμένων μηχανημάτων, της διαχείρισης των λιπασμάτων και της χρήσης ανανεώσιμων καυσίμων.
Σχήμα 1. (α) Εκπομπές CO2-eq ανά εκτάριο (kg) για τη διαχείριση υπολειμμάτων, την παραγωγή λιπασμάτων, την εφαρμογή λιπασμάτων (έδαφος/λίπασμα) και τη χρήση ενέργειας στο χωράφι. (β) Ποσοστιαία κατανομή εκπομπών CO2-eq ανά εκτάριο (%) για τη διαχείριση υπολειμμάτων, την παραγωγή λιπασμάτων, την εφαρμογή λιπασμάτων (έδαφος/λίπασμα) και τη χρήση ενέργειας στο χωράφι. *Υπολογισμένο με έγκυρες προκαθορισμένες τιμές για την παραγωγή λιπασμάτων.
Ομοίως, η παραγωγή λιπασμάτων συνδέεται επίσης με τις υψηλότερες εκπομπές CO2-eq ανά κιλό σπόρου προϊόντος, οι οποίες ανέρχονται σε 0,34 kg (Σχήμα 3α), που αντιπροσωπεύουν το 40,53% των συνολικών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου ανά κιλό προϊόντος (Σχήμα 3β). Επιπλέον, η εφαρμογή λιπασμάτων ήταν υπεύθυνη για 0,15 kg CO2-eq ανά κιλό σπόρου (30,18%), η χρήση ενέργειας για 0,12 kg CO2-eq (που αντιπροσώπευε το 25,15% των συνολικών εκπομπών ανά κιλό προϊόντος) και η διαχείριση υπολειμμάτων για 0,02 kg CO2-eq ανά κιλό σπόρου (4,14%).
Σχήμα 2. (α) Εκπομπές CO2-eq ανά κιλό σπόρου (kg) για τη διαχείριση υπολειμμάτων, την παραγωγή λιπασμάτων, την εφαρμογή λιπασμάτων (έδαφος/λίπασμα) και τη χρήση ενέργειας στο χωράφι. (β) Ποσοστιαία κατανομή των εκπομπών CO2-eq ανά κιλό σπόρου (%) για τη διαχείριση υπολειμμάτων, την παραγωγή λιπασμάτων, την εφαρμογή λιπασμάτων (έδαφος/λίπασμα) και τη χρήση ενέργειας στο χωράφι. *Υπολογισμένο με έγκυρες προκαθορισμένες τιμές για την παραγωγή λιπασμάτων.
Όσον αφορά την ανάλυση των εκπομπών CO2-eq ανά κιλό πρωτεΐνης και την ποσοστιαία κατανομή τους, τα χαρακτηριστικά αυτά παρουσίασαν παρόμοιες τάσεις με αυτές που περιγράφονται στις εκπομπές CO2-eq ανά κιλό προϊόντος, όπου οι εκπομπές από την παραγωγή λιπασμάτων, την εφαρμογή λιπασμάτων, τη χρήση ενέργειας και τη διαχείριση υπολειμμάτων ήταν οι κύριοι συντελεστές και εκπέμφθηκαν ως 1,50 kg (41%), 1,11 kg (30%), 0,91 kg (25%) και 0,16 kg (4%), αντίστοιχα. Στην παρούσα μελέτη, οι συνολικές εκπομπές CO2-eq ανά κιλό πρωτεΐνης (3,68 kg) είναι χαμηλότερες σε σύγκριση με άλλα δημητριακά όπως το σιτάρι (4,51 kg), κριθαριού (5,33 kg) και καλαμποκιού (6,70 kg), γεγονός που σημαίνει ότι η κινόα, λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς της σε πρωτεΐνες και των χαμηλών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, θα μπορούσε να αποτελέσει ένα εξαιρετικό υποκατάστατο και μια εναλλακτική λύση χωρίς γλουτένη για τα δημητριακά και να συμβάλει σημαντικά στην πιο βιώσιμη επισιτιστική ασφάλεια στον κόσμο (Clune et al., 2017).
Σχήμα 3. (α) Εκπομπές CO2-eq ανά κιλό πρωτεΐνης (kg) για τη διαχείριση υπολειμμάτων, την παραγωγή λιπασμάτων,την εφαρμογή λιπασμάτων (έδαφος/λίπασμα) και τη χρήση ενέργειας στο χωράφι. (β) Ποσοστιαία κατανομή των εκπομπών CO2-eq ανά κιλό πρωτεΐνης (%) για τη διαχείριση υπολειμμάτων, την παραγωγή λιπασμάτων, την εφαρμογή λιπασμάτων (έδαφος/λίπασμα) και τη χρήση ενέργειας στο χωράφι. *Υπολογισμένο με έγκυρες προκαθορισμένες τιμές για την παραγωγή λιπασμάτων.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Κατά συνέπεια, πρέπει να δοθεί προσοχή στη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της παραγωγής σπόρων κινόα. Τα αποτελέσματά μας συνεπάγονται ορισμένες συστάσεις για τη βελτίωση της οικολογικής αποδοτικότητας της παραγωγής σπόρων κινόα στην Ελλάδα. Η ένταση της καλλιέργειας του εδάφους είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Η συμβατική καλλιέργεια εντείνει αυτό το πρόβλημα μέσω της συχνής όργωσης, η οποία οδηγεί στην έκλυση αερίων του θερμοκηπίου. Τα τελευταία χρόνια, όλο και περισσότεροι παραγωγοί σε όλο τον κόσμο επιλέγουν την ελάχιστη καλλιέργεια ή ακόμη και την μη καλλιέργεια. Όσον αφορά τη λίπανση, η υπερβολική χρήση λιπασμάτων οδηγεί στη συσσώρευση θρεπτικών ουσιών στο έδαφος, με αποτέλεσμα την αδυναμία απορρόφησής τους και αξιοποίησής τους από τα φυτά και, τελικά, την έκπλυση και την εξάτμισή τους. Η χρήση λιπασμάτων νέου τύπου (π.χ. με αναστολείς) μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερη απόδοση χρήσης αζώτου και μπορεί να μειώσει σταδιακά την έκπλυση αζώτου και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Επιπλέον, όσον αφορά τα αρδευόμενα χωράφια, το σύστημα στάγδην άρδευσης μπορεί να μειώσει σημαντικά τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
Η χρήση συστημάτων εναλλαγής καλλιεργειών μπορεί να μειώσει τη χρήση χημικών λιπασμάτων και, κατά συνέπεια, το αποτύπωμα των αερίων του θερμοκηπίου. Η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας οδηγεί επίσης στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Επιπλέον, η χρήση οργανικών λιπασμάτων οδηγεί σε βελτίωση του εδάφους και στην επαγωγή μικροβιακής δραστηριότητας, τα οποία συμβάλλουν στη μείωση της έκπλυσης θρεπτικών ουσιών από το έδαφος, με αποτέλεσμα τη μείωση των απωλειών. Τέλος, οι γεωργικές πρακτικές που στοχεύουν στη δέσμευση άνθρακα μπορούν να αποτρέψουν μελλοντικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και να μειώσουν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου που προκύπτουν από γεωργικές δραστηριότητες.
Πηγές
1. Agronomic Practices and Performances of Quinoa under Field Conditions: A Systematic Review /Mohamed Houssemeddine Sellami1, Cataldo Pulvento2,*
and Antonella Lavini1 Institute for Agricultural and Forestry Systems in the Mediterranean (ISAFOM), National Research Council of Italy (CNR), 80055 Portici (NA), Italy 2 Institute for Biosciences and Bioresources (IBBR), National Research Council of Italy (CNR), Via Amendola, 165/A, 70126 Bari, Italy.
DOI: https://doi.org/10.3390/plants10010072
2. Evaluation of Greenhouse Gas Emissions of Quinoa Seed Production in Greece
Ioanna KAKABOUKI, Ioannis ROUSSIS, Antonios MAVROEIDIS, Stella KARYDOGIANNI, Panteleimon STAVROPOULOS, Aikaterini TSOPANOGLOU and Dimitrios BILALIS
Laboratory of Agronomy, Department of Crop Science, School of Plant Sciences, Agricultural University of Athens.
