Carbon footprint generated during plant production – literature review and own research

• Autorzy: Szaroleta Michał , Adamczyk Florian , Mandat Łukasz , Rogacki Roman , Szulc Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.53502/jraae-208461

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The publication is addressed to individuals and entities that deal with trade and implementation of new agricultural machinery. The paper presents identified sources causing greenhouse gas emissions into the atmosphere in the plant production process. The work was divided into several parts: the topic of gases causing the greenhouse effect was generally presented, then the gases that were most responsible for the said effect were identified. A method for determining the carbon footprint of agrotechnical treatments was also proposed, based on the results of research carried out using a machine aggregated with a tractor through a measurement frame specially designed and built for this purpose. The aforementioned work was carried out to identify and illustrate many agrotechnical treatments against a common background. The preliminary studies conducted in field conditions allow us to assess the sense of conducting this type of research based on simple to measure parameters. The aspect that remains to be solved is the development of an algorithm that, after taking into account parameters such as the value of working resistance or the type of machine, will determine the carbon footprint.

Słowa kluczowe

EN

carbon dioxide; measurement; emissions; agriculture production; carbon footprint

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 70, nr 1
• Strony: 51--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szaroleta Michał

• Division of Agricultural and Forest Machines Development, Łukasiewicz Research Network - Poznań Institute of Technology, Poznań, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1978-5755+

autor

Adamczyk Florian

• Division of Agricultural and Forest Machines Development, Łukasiewicz Research Network - Poznań Institute of Technology, Poznań, Poland
• Department of Biosystems Engineering, Poznań University of Life Sciences, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0500-2868

autor

Mandat Łukasz

• Division of Agricultural and Forest Machines Development, Łukasiewicz Research Network - Poznań Institute of Technology, Poznań, Poland

• https://orcid.org/0009-0000-0023-0082+

autor

Rogacki Roman

• Division of Agricultural and Forest Machines Development, Łukasiewicz Research Network - Poznań Institute of Technology, Poznań, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2932-6763

autor

Szulc Tomasz

• Division of Agricultural and Forest Machines Development, Łukasiewicz Research Network - Poznań Institute of Technology, Poznań, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5554-3836

Bibliografia

• [1] Pawlak, J. (2012). Zużycie oleju napędowego w rolnictwie polskim. Problemy Inżynierii Rolniczej, 77(3), 57–64.
• [2] Stamirowska-Krzaczek, E., & Krzaczek, P. (2014). Aspekty technologiczne i energetyczne zbioru zielonek do zakiszania. Portal Hodowcy. https://www.portalhodowcy.pl/czasopisma/hodowca-bydla/hodowca-bydla-archiwum/98-hodowca-bydla-6-2014/596-aspekty-technologiczne-i
• [3] Kokoszka, S., & Daniel, Z. (2018). Rozłóg pól w gospodarstwie rolniczym a odległości i nakłady w transporcie wewnętrznym. Infrastruktura i Ekologia Terenów wiejskich, 1(1), 79–88. https://doi.org/10.14597/INFRAECO.2018.1.1.005
• [4] Puczel, B. F. (2016). Analiza kosztów zbioru kukurydzy na ziarno. Problemy Inżynierii Rolniczej, (IV-VI) 92(z. 2), 17–26.
• [5] Jaskulska, I., Najdowski, Ł., Gałęzewski, L., Kotwica, K., Lamparski, R., Piekarczyk, M., & Wasilewski, P. (2017). Wpływ cało powierzchniowej uprawy płużnej i Strip-Till na zużycie paliwa, plony oraz jakość korzeni buraka cukrowego. Fragm. Agron, 34(3), 58–65.
• [6] Cudzik, A., Białczyk, W., Czarnecki, J., Brennensthul, M., & Kaus, A. (2012). Ocena systemów uprawy w aspekcie zużycia paliwa, plonowania roślin i właściwości gleby. Inżynieria Rolnicza, 137 (T. 2)(z. 2), 17–27.
• [7] Lorencowicz, E. (2012). Poradnik użytkownika techniki rolniczej w tabelach. Wyd. APRA.
• [8] https://pl.econologie.com/Emisje-co2-litra-paliwa%2C-benzyna-lub-diesel-gpl/
• [9] https://elektrowoz/auta/kazdy-litr-benzyny-to-o-30-proc-wyzsza-emisja-niz-ta-w-swiadectwie-homologacji-olejnapedowy-24-procent/
• [10] Żyłowski, T. (2022). Ślad węglowy głównych roślin uprawnych w Polsce. Studia i Raporty IUNG-PIB, 67(21), 25–35. https://doi.org/10.26114/sir.iung.2022.67.02
• [11] Zieliński, M. (2014). Emisja gazów cieplarnianych a efektywność funkcjonowania polskich gospodarstw specjalizujących się w produkcji roślinnej. Zeszyty Naukowe Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, 14 (29)(zeszyt 3), 226–236.
• [12] Śmigielska-Siarkowska, J. (2020). Carbon farming - Sposób na gromadzenie węgla w roślinach i glebie. farmer.pl. https://www.farmer.pl/bez-pluga/carbon-farming-sposob-na-gromadzenie-wegla-w-roslinach-i-glebie,91493.html
• [13] https://www.gov.pl/web/rolnictwo/ekoschemat-rolnictwo-weglowe-i-zarzadzanie-składnikami-odzywczymi/
• [14] Renoux, J. P. (2021, grudzień 30). Kukurydza może pomóc w walce z ociepleniem. terazpole.pl. https://terazpole.pl/uprawa/kukurydza/kukurydza-moze-pomoc-w-walce-z-ociepleniem/
• [15] Gazdowska, A. (2021, maj 31). Rola lasów w pochłanianiu i magazynowaniu węgla z atmosfery. Nadleśnictwo Siedlce. https://siedlce.warszawa.lasy.gov.pl/aktualnosci/-/asset_publisher/t9xJ/content/rola-lasow-w-pochlanianiu-i-magazynowaniu-wegla-z-atmosfery
• [16] GUS. (2022). Rolnictwo w 2021 roku, analizy statystyczne. Główny Urząd Statystyczny. https://stat.gov.pl/obszarytematyczne/rolnictwo-lesnictwo/rolnictwo/rolnictwo-w-2021-roku,3,18.html#
• [17] Bieńkowski, J., Holka, M., & Jankowiak, J. (2017). Ocena emisji GHG za pomocą śladu węglowego w intensywnej produkcji rolniczej, na przykładzie rzepaku ozimego. Zeszyty Naukowe Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Problemy Rolnictwa Światowego, 17(zeszyt 2), 18–28. https://doi.org/10.22630/PRS.2017.17.2.23
• [18] Greenhouse Gases, CO2, CO2e, and Carbon: What Do All These Terms Mean? (2012, wrzesień 4). ecometrica.com. https://ecometrica.com/knowledge-bank/insights/greenhouse-gases-co2-co2e-and-carbon-what-do-all-theseterms-mean/
• [19] Smurzyńska, A., Dach, J., Dworecki, Z., & Czekała, W. (2016). Emisje gazowe podczas gospodarki gnojowicą. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 19(1), 109–125. https://doi.org/10.17512/ios.2016.1.9
• [20] Kalinowski, M. (2021, listopad 8). Jak rolnik może zwiększyć efektywność azotu w uprawach ? [Tygodnik-rolniczy.pl]. https://www.tygodnik-rolniczy.pl/uprawa/jak-rolnik-moze-zwiekszyc-efektywnosc-azotu-w-uprawach-2385632
• [21] Smurzyńska, A., & Dach, J. (2015). Wpływ różnych technologii obróbki gnojowicy na emisję metanu po aplikacji gnojowicy do gleby. Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus, 14(3), 165–174. http://dx.doi.org/10.15576/ASP.FC/2015.14.3.165
• [22] Żyłowski, T. (2017). Efektywność środowiskowa i ekonomiczna rolnictwa konserwującego. Studia i Raporty IUNGPIB, 52(6), 119–138. https://doi.org/doi: 10.26114/sir.iung.2017.52.09
• [23] Adamczyk, G. (2021, listopad 18). Gaz cieplarniany, o którym się milczy, a nie powinno. swiatoze.pl. https://swiatoze.pl/gaz-cieplarniany-o-ktorym-sie-milczy-a-nie-powinno/
• [24] Żyłowski, T. (2016). Czynniki wpływające na emisję podtlenku azotu z rolnictwa. Studia i Raporty IUNG-PIB, 50(4), 97–119. https://doi.org/doi: 10.26114/sir.iung.2016.50.07
• [25] Hryniewicz, M., & Grzybek, A. (2016). Szacunek emisji gazów cieplarnianych z uprawy kukurydzy na kiszonkę metodą LCA. Problemy Inżynierii Rolniczej, 91(zeszyt 1), 63–73.
• [26] Zaliwski, A. (2007). Emisja gazów cieplarnianych przez rolnictwo. Studia i Raporty IUNG-PIB, 20(zeszyt 4), 217–223. https://doi.org/doi: 10.26114/sir.iung.2007.04.03
• [27] Brentrup, F., Küsters, J., Lammel, J., & Kuhlmann, H. (2001). Methods to estimate on-field nitrogen emissions as an input to LCA studies in the agricultural sector. The International Journal of Life Cycle Assessment, 5, 349–357. https://doi.org/10.1007/BF02978670
• [28] Jarosz, Z., & Faber, A. (2022). Wielkość emisji gazów cieplarnianych w zależności od systemu uprawy. Studia i Raporty IUNG-PIB, 67(21), 55–66.
• [29] Bista, D., Sapkota, S., Acharya, P., Acharya, R., & Ghimire, R. (2024). Reducing energy and carbon footprint in semiarid irrigated cropping systems through crop diversification. Heliyon, 10(6), e27904. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e27904
• [30] Block, J. B., Michels, M., Mußhoff, O., & Hermann, D. (2024). How to reduce the carbon footprint of the agricultural sector? Factors influencing farmers’ decision to participate in carbon sequestration programs. Journal of Environmental Management, 359, 121019. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.121019
• [31] Chen, R., & Kong, Y. (2022). Redefine carbon footprint performance with the total factor productivity: A case from a regional food production system. Ecological Indicators, 144, 109540. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109540
• [32] Chen, X., Lin, J., Tan, K., Pei, Y., & Wang, X. (2023). Cooperation between specialized cropping and livestock farms at local level reduces carbon footprint of agricultural system: A case study of recoupling maize-cow system in South China. Agriculture, Ecosystems & Environment, 348, 108406. https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108406
• [33] Cui, Y., Khan, S. U., Sauer, J., Kipperberg, G., & Zhao, M. (2023). Agricultural carbon footprint, energy utilization and economic quality: What causes what, and where? Energy, 278, 127886. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127886
• [34] Feng, B., Zhuo, L., Mekonnen, M. M., Marston, L. T., Yang, X., Xu, Z., Liu, Y., Wang, W., Li, Z., Li, M., Ji, X., & Wu, P. (2022). Inputs for staple crop production in China drive burden shifting of water and carbon footprints transgressing part of provincial planetary boundaries. Water Research, 221, 118803. https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118803
• [35] Feng, X., Sun, T., Guo, J., Cai, H., Qian, C., Hao, Y., Yu, Y., Deng, A., Song, Z., & Zhang, W. (2023). Climate-smart agriculture practice promotes sustainable maize production in northeastern China: Higher grain yield while less carbon footprint. Field Crops Research, 302, 109108.
• [36] Heidorn, J. R., Smetana, S., & Pleissner, D. (2024). Investigation of the carbon footprint of the cultivation of the heterotrophic microalga Galdieria sulphuraria on hydrolyzed straw and digestate. Sustainable Chemistry for the Environment, 6, 100087. https://doi.org/10.1016/j.scenv.2024.100087
• [37] Kantwa, S. R., Choudhary, M., Agrawal, R. K., Dixit, A. K., Kumar, S., & Chary, G. R. (2024). Reducing energy and carbon footprint through diversified rainfed cropping systems. Energy Nexus, 14, 100306. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2024.100306
• [38] Kumar, P., Sharma, J., Sharma, A., Singh, M., Nare, B., & Kumar, M. (2024). Identification, management and pecuniary impact of major carbon footprint contributor in potato production system of north-west India. Heliyon, 10(9), e30376. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e30376
• [39] Liu, Z., Tian, J., Wang, K., & Lan, J. (2023). The impact of farmland circulation on the carbon footprint of agricultural cultivation in China. Economic Analysis and Policy, 78, 792–801. https://doi.org/10.1016/j.eap.2023.04.010
• [40] Mantoam, E. J., Angnes, G., Mekonnen, M. M., & Romanelli, T. L. (2020). Energy, carbon and water footprints on agricultural machinery. Biosystems Engineering, 198, 304–322. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.08.019
• [41] Rana, R. L., Bux, C., & Lombardi, M. (2023). Carbon footprint of the globe artichoke supply chain in Southern Italy: From agricultural production to industrial processing. Journal of Cleaner Production, 391, 136240. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136240
• [42] Shabir, I., Dash, K. K., Dar, A. H., Pandey, V. K., Fayaz, U., Srivastava, S., & R, N. (2023). Carbon footprints evaluation for sustainable food processing system development: A comprehensive review. Future Foods, 7, 100215. https://doi.org/10.1016/j.fufo.2023.100215
• [43] Sorley, M., Casey, I., Styles, D., Merino, P., Trindade, H., Mulholland, M., Zafra, C. R., Keatinge, R., Gall, A. L., O’Brien, D., & Humphreys, J. (2024). Factors influencing the carbon footprint of milk production on dairy farms with different feeding strategies in western Europe. Journal of Cleaner Production, 435, 140104. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140104
• [44] Wang, C., Chen, Y., Sun, M., & Wu, J. (2023). Potential of technological innovation to reduce the carbon footprint of urban facility agriculture: A food–energy–water–waste nexus perspective. Journal of Environmental Management, 339, 117806. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.117806
• [45] Wu, H., Guo, S., Guo, P., Shan, B., & Zhang, Y. (2022). Agricultural water and land resources allocation considering carbon sink/source and water scarcity/degradation footprint. Science of The Total Environment, 819, 152058. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.152058
• [46] Xu, C., Chen, Z., Ji, L., & Lu, J. (2022). Carbon and Nitrogen Footprints of Major Cereal Crop Production in China: A Study Based on Farm Management Surveys. Rice Science, 29(3), 288–298. https://doi.org/10.1016/j.rsci.2021.11.003
• [47] Yu, Z., Jiao, W., & Min, Q. (2024). Carbon footprints of tea production in smallholder plantations: A case study of Fenghuang Dancong tea in China. Ecological Indicators, 158, 111305. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111305
• [48] Adamczyk, F., Szychta, M., Wojciechowski, J., Danielak, M., Sobocki, S., Szaroleta, M., Kapela, D., Szulc, T., Tylek, P., Walczyk, J., Szewczyk, G., Leszczyński, K., Sowa, J., Kiełbasa, P., Juliszewski, T., Tadeusiewicz, R., Bambrowicz, M., & Nieciąg, S. (2022). Automatyzacja procesu sadzenia drzew leśnych z zakrytym systemem korzeniowym na przykładzie modelu badawczego automatycznego robota do zakładania upraw leśnych. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna, 2, 25–30.