Tavaliselt suurendatakse põllumajanduses tootlikkust midagi lisades, olgu siis väetist või vett. Stanfordi Ülikooli teadlaste juhitud uuring näitlikustas aga, et üht levinud õhusaaste ainet eemaldades võib põllult saadav saak osutuda varasemast palju suuremaks.

Uus analüüs näitas satelliidipiltide põhjal esimest korda, kuidas mõjutavad  sõidukitelt ja tööstusest pärit heitgaasid lämmastikoksiidid vilja saagikust. Tulemused on olulised nii üha kasvava põllumajandustoodangu kui ka kliimamuutuse ohjeldamise võimaluste valguses.

Uuringu juhtivautori David Lobelli sõnul inimsilm lämmatikoksiide ei näe, kuid uued satelliidid suudavad neid kaardistada hämmastavalt täpselt. Kuna viljakasvu saab samamoodi orbiidilt mõõta, avanes Lobelli sõnul võimalus need teadmised kokku viia ja seeläbi avaradada inimkonna teadmisi heitgaaside mõjust maailma eri nurkade põllumajandusele.

Lämmatav probleem

Lämmastikoksiidid ehk NO_x-d on maailmas ühed sagedamini õhku paisatud saasteained. Otseselt võivad need kultuurtaimi mõjutada nende rakkude kaudu. Kaudselt võivad need vähendada taimede võimet eritada osooni, mis on iseenesest saagikust pärssiv ja õhu kaudu leviv mürkaine. Samuti võivad lämmastikoksiididd vähendada taimede võimet vabaneda lenduvatest tahketest osakestest, mis neelavad ja hajutavad päikesevalgust, takistades selle taimedeni jõudmist.

Kuigi teadlased on juba pikka aega üldjoontes lämmastikoksiidide võimalikku kahjulikkusest teadlikud olnud, on nende tegelikust mõjust põllumajanduse toodangule teada vähe. Varasemates uuringutes ei asunud kaugseirejaamad ja põllumajanduspiirkonnad nimelt samas kohas. Samuti ei arvestatud neis töödes teiste saasteainete segavat mõju ja töödel oli teisigi maapinnalt tehtud mõõtmistest tulenevaid puudujääke.

Lobell ja kolleegid soovisid neid karisid vältida. Nad viisid omavahel kokku viljasaagi roheluse satelliidi-mõõtmised ja lämmastikdioksiidi (NO₂) taseme aastail 2018–2020. Lämmastidikoksiid on NO_x peamine esinemiskuju ja hea mõõdik NO_x koguhulgale. 

Kuigi inimesed NOx ei näe, on lämmastikdioksiidil ultraviolettvalgusega omapärane suhe. See erisuhe võimaldab satelliitide abil mõõta oksiidi levikut ajas ja ruumis palju täpsemalt, kui ühegi teise õhusaastaja puhul.

Uuringu kaasautori Jennifer Burney sõnul on NO₂ ühest küljest hõlpsasti mõõdetav. Teisest küljest on tegu aga esmase saasteainega, mis tähendab, et see ei teki atmosfääris, vaid eritub sinna valmiskujul. See tähendab Burney sõnul omakorda, et saastet ja selle mõju saab lämmastikdioksiidi näitel palju otsesemalt kokku viia kui teistel saasteainetel.

Saaste mõju taimedele

Oma vaatlusandmete põhjal arvutasid teadlased hinnanguliselt välja, et kui kõikjal maailmas vähendada praegust NO_x heidet umbes poole võrra, suurendaks see põllukultuuride saagikust kõikjal. Hiinas kannaks maa talvel vilja neljandiku võrra ja suvel 15 protsendi jagu praegusest enam. Lääne-Euroopas suureneks mõlema aastaaja saagid kümnendiku võrra ning Indias suvine kaheksa ja talvine kuus protsenti. Põhja- ja Lõuna-Ameerikas olid NO_x kogus ja saagi juurdekasv üldiselt väikseim. 

Üldiselt paistiski muutus olevat suurim aastaaegadel ja piirkondades, kus NO_x heide tõenäolisemalt osooni eritumist hoogustab.

Jennifer Burney sõnul aitavad NO_x heidet vähendada suuresti samad meetmed, mis aitavad ka energiapöörde käigus kliimamuutust ohjeldada ja kohalikku õhukvaliteeti parandada. Näiteks on selline meede üleminek elektrisõidukitele. Uuringu olulisim mõte on Burney sõnul, et sedasorti muutuste kasu põllumajanduses võib olla piisavalt suur, et aidata ära toita maailma kasvav rahvastik.

Varasemates töödes leidsid Lobell ja Burney, et aastail 1999–2019 vähenenud osooni, tahkete osakeste, lämmastikdioksiidi ja vääveldioksiidi heitmed kasvatasid samal ajal USA-s maisi ja soja saagikust umbes viiendiku võrra. Ühe sellise aastase saagivõidu väärtus on viis miljardit dollarit.

Tulevased analüüsid võiksid autorite sõnul appi võtta muudki satelliidimeetodid. Sealhulgas võiks fotosünteesi aktiivsust mõõta päikesekiirgusest tingitud helenduse põhjal. See aitaks uurijate sõnul mõista paremini lämmastikdioksiidi mõju selle suhtes erineva tundlikkuse astmega taimekultuuridele terve kasvuhooaja vältel.

Samas vaimus saaks üksikasjalikumalt uudistada teisigi saasteaineid, näiteks vääveldioksiidi ja ammoniaaki, aga ka ilmastikutegureid, nagu põuda ja kuumust. Kõik see võiks tuua selgust, miks mõjutab lämmastikdioksiid erinevaid taimekultuure piirkonniti ja aastaajati erinevalt.

Uuring ilmus ajakirjas Science Advances.