Оценка водного следа овощных культур

Актуальность. Сельскохозяйственное производство является основным потребителем воды. В мировом масштабе около 70% пресной воды ежегодно используется для сельскохозяйственного (продовольственного и непродовольственного) производства. Почти 40% мировых запасов продовольствия производится за счет орошения. Во всем мире нехватка воды для орошения из-за конкуренции между промышленностью и городским потреблением угрожает продовольственной безопасности. Ожидается, что будущий рост населения, рост доходов и изменения в питании повысят спрос на воду. Темпы потепления на территории России с середины 1970-х годов примерно в 2,5 раза превосходят среднеглобальные. Наибольшая скорость прироста температуры имеет место в высоких широтах. Потеплению подвержена вся территория России как в целом за год, так и во все сезоны. Учет водного следа (WF), предложенный Сетью водного следа (WFN), потенциально может предоставить важную информацию для управления водными ресурсами, особенно в регионах с дефицитом воды, которые полагаются на орошение для удовлетворения потребностей в продуктах питания.
Методика. Целью этого систематического обзора было сопоставление и обобщение имеющихся данных о глобальном использовании воды при производстве овощной продукции. Проведен поиск в онлайн-базах данных, охватывающих области окружающей среды, социальных наук, общественного здравоохранения, питания и сельского хозяйства. Поиск проводили с использованием предопределенных поисковых терминов, которые включали понятия «овощные культуры» и «водный след».
Результаты. В статье представлен краткий обзор водного следа овощеводства и устойчивости голубого водного следа. В целом, высокий зеленый или общий (зеленый + синий) WF может указывать на то, что овощные культуры имеют низкую урожайность или неэффективно используют воду. Низкий зеленый и высокий синий WF указывает на неэффективное использование дождевой воды, что может привести к чрезмерной эксплуатации поверхностных и грунтовых вод. Водный след можно считать хорошим экономическим эргометром, показывающим уровень потребления воды, необходимый для получения определенной овощной продукции, независимо от того, приносит ли он экономические выгоды или нет, полезен для общества или нет.

1. Пивоваров В.Ф., Разин А.Ф., Иванова М.И., Мещерякова Р.А., Разин О.A., Сурихина Т.Н., Лебедева Н.Н. Нормативно-правовое обеспечение рынка органической продукции (в мире, странах ЕАЭС, России). Овощи России. 2021;(1):5-19. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2021-1-5-19

2. Солдатенко А.В., Пивоваров В.Ф., Разин А.Ф., Мещерякова Р.А., Шатилов М.В., Иванова М.И., Тактарова С.В., Разин О.А. Экономика овощеводства: состояние и современность. Овощи России. 2018;(5):63-68. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2018-5-63

3. Солдатенко А.В., Разин А.Ф., Пивоваров В.Ф., Шатилов М.В., Иванова М.И., Россинская О.В., Разин О.А. Овощи в системе обеспечения продовольственной безопасности России. Овощи России. 2019;(2):9-15. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-2-9-15

4. Cassidy E.S., West P.C., Gerber J.S., Foley J.A. Redefining agricultural yields: From tonnes to people nourished per hectare. Environ. Res. Lett. 2013;(8):034015.

5. Chapagain A., Hoekstra A. The blue, green and grey water footprint of rice from production and consumption perspectives. Ecol. Econ. 2011;(70):749–758.

6. Conley D.J., Paerl H.W., Howarth R.W., Boesch D.F., Seitzinger S.P., Karl E., Lancelot C., Gene E. Controlling eutrophication: Nitrogen and phosphorus. Science. 2009;(123):1014–1015.

7. Deurer M., Green S.R., Clothier B.E., Mowat A. Can product water footprints indicate the hydrological impact of primary production? - A case study of New Zealand kiwifruit. J. Hydrol. 2011;(408):246–256.

8. Fader M., Gerten D., Thammer M., Heinke J., Lotze-Campen H., Lucht W., Cramer W. Internal and external green-blue agricultural water footprints of nations, and related water and land savings through trade. Hydrol. Earth Syst. Sci. 2011;(15):1641–1660.

9. Franke N.A., Boyacioglu H., Hoekstra A.Y. Grey Water Footprint Accounting: Tier 1 Supporting Guidelines; Value of Water Research Report Series No. 65; UNESCO-IHE: Delft, The Netherlands, 2013.

10. Ghufran M.A., Batool A., Irfan M.F., Butt M.A., Farooqi A. Water footprint of major cereals and some selected minor crops of Pakistan. J. Water Resour. Hydraul. Eng. 2015;(4):358–366.

11. Hanasaki N., Inuzuka T., Kanae S., Oki T. An estimation of global virtual water flow and sources of water withdrawal for major crops and livestock products using a global hydrological mode. J. Hydrol. 2010;(384):232–244.

12. Harris F., Moss C., Joy E.J.M., Quinn R., Scheelbeek P.F.D., Dangour A.D., Green R. The Water Footprint of Diets: A Global Systematic Review and Meta-analysis. Advances in Nutrition. 2020;11(2):375 386. https://doi.org/10.1093/advances/nmz091.

13. Hoekstra A.Y., Chapagain A.K. Globalization of Water: Sharing the Planet’s Freshwater Resources; John Wiley & Sons: New York, NY, USA, 2011.

14. Huang Z., Hejazi M., Tang Q., Vernon C.R., Liu Y., Chen M., Calvin K. Global agricultural green and blue water consumption under future climate and land use changes. J. Hydrol. 2019;(574):242–256.

15. Ingwersen W.W. Life cycle assessment of fresh pineapple from Costa Ric. J. Clean. Prod. 2012;(35):152–163.

16. ISO. ISO 14044:2006: Environmental Management-Life Cycle Assessment-Requirements and Guidelines; ISO: Geneva, Switzerland, 2006.

17. ISO. ISO 14046:2014: Life Cycle Assessment-Water Footprint-Principles, Requirements and Guidelines; ISO: Geneva, Switzerland, 2014.

18. Jefferie D., Muñoz I., Hodges J., King V.J., Aldaya M., Ercin A.E., Canals L.M., Hoekstra A.Y. Water footprint and life cycle assessment as approaches to assess potential impacts of products on water consumption. Key learning points from pilot studies on tea and margarine. J. Clean. Prod. 2010;(33):155–166.

19. le Roux B., van der Laan M., Vahrmeijer T., Annandale J.G., Bristow K.L. Estimating Water Footprints of Vegetable Crops: Influence of Growing Season, Solar Radiation Data and Functional Unit. Water. 2016;(8):473; doi:10.3390/w8100473.

20. Liu W., Yang H., Liu Y., Kummu M., Hoekstra A.Y., Liu J., Schulin R. Water resources conservation and nitrogen pollution reduction under global food trade and agricultural intensification. Sci. Total Environ. 2018;(633):1591–1601.

21. Liu W., Antonelli M., Kummu M., Zhao X., Wu P., Liu J., Zhuo L., Yang H. Savings and losses of global water resources in food-related virtual water trade. WIREs Water. 2019;(6):e1320.

22. Lovarelli D., Bacenetti J., Fiala M. Water footprint of crop productions: A review. Sci. Total Environ. 2016;(548–549):236–251.

23. Mahan L.K., Escott-Stump S. Krause’s Food, Nutrition, & Diet Therapy, 11th ed.; Elsevier: New York, NY, USA, 2004.

24. Mekonnen M.M., Gerbens-Leenes W. The Water Footprint of Global Food Production. Water. 2020;(12):26-96.

25. Mekonnen M., Hoekstra A. A global and high-resolution assessment of the green, blue and grey water footprint of wheat. Hydrol. Earth Syst. Sci. 2010;(14):1259–1276.

26. Mekonnen M.M., Hoekstra A.Y. The green, blue and grey water footprint of crops and derived crop products. Hydrol. Earth Syst. Sci. 2011;(15):1577–1600.

27. Mekonnen M.M., Hoekstra A.Y. A global assessment of the water footprint of farm animal products. Ecosystems. 2012;(15):401–415.

28. Multsch S., Pahlow M., Ellensohn J., Michalik T., Frede H.-G., Breuer L. A hotspot analysis of water footprints and groundwater decline in the high plains aquifer region, USA. Reg. Environ. Chang. 2016.

29. Nyambo P., Wakindiki I.I. Water footprint of growing vegetables in selected smallholder irrigation schemes in South Africa. Water SA. 2015;(41):571–578.

30. Pahlow M., Snowball J., Fraser G. Water footprint assessment to inform water management and policy making in South Africa. Water SA. 2015;(41):300–313.

31. Pegasys. Water Footprint Analysis for the Breede Catchment, South Africa Draft Report; Breede Overberg Catchment Management Agency: Cape Town, South Africa, 2012.

32. Ranchod N., Sheridan C.M., Pint N., Slatter K., Harding K.G. Assessing the bluewater footprint of an opencast platinum mine in South Africa. Water SA. 2015;(41): 287–293.

33. Rebitzer G., Ekvall T., Frischknecht R., Hunkeler D., Norris G., Rydberg T., Schmidt W.-P., Suh S., Weidema B.P., Pennington D.W. Life cycle assessment: Part 1: Framework, goal and scope definition, inventory analysis, and applications. Environ. Int. 2004;(30):701–720.

34. Rost S., Gerten D., Bondeau A., Lucht W., Rohwer J., Schaphoff S. Agricultural green and blue water consumption and its influence on the global water system. Water Resour. Res. 2008;(44):W09405. DOI:10.1029/2007WR006331

35. Scheepers M.E., Jordaan H. Assessing the blue and green water footprint of lucerne for milk production in South Africa. Sustainability. 2016;8(1), 49. https://doi.org/10.3390/su8010049.

36. Serio F., Miglietta P.P., Lamastra L., Ficocelli S., Intini F., De Deo F., De Donno A. Groundwater nitrate contamination and agricultural land use: A grey water footprint perspective in Southern Apulia Region (Italy). Sci. Total Environ. 2018;(645):1425–1431.

37. Siebert S., Döll P. Quantifying blue and green virtual water contents in global crop production as well as potential production losses without irrigation. J. Hydrol. 2010;(384):198–217.

38. Smolders A.J., Lucassen E.C., Bobbink R., Roelofs J.G., Lamers L.P. How nitrate leaching from agricultural lands provokes phosphate eutrophication in groundwater fed wetlands: The Sulphur bridge. Biogeochemistry. 2010;(98):1–7.

39. Sun S., Wu P., Wang Y., Zhao X. Temporal variability of water footprint for maize production: The case of Beijing from 1978 to 2008. Water Resour. Manag. 2013;(27): 2447–2463.

40. Yang M., Guan X., Liu Y., Cui J., Ding C., Wang J. Effects of drip irrigation pattern and water regulation on the accumulation and allocation of dry matter and nitrogen, and water use efficiency in summer maize. Acta Agron. Sin. 2019;(45):443–459.

41. Zhuo L., Mekonnen M.M., Hoekstra A.Y. Sensitivity and Uncertainty in Crop Water Footprint Accounting: A Case Study for the Yellow River Basin; UNESCO-IHE: Delft, The Netherlands, 2013.