Оценка эмиссии и секвестрация углерода сельскохозяйственными культурами

Исследования проводили с целью оценки секвестрации сельскохозяйственными культурами CO₂ и поступления биомассы органического вещества в почву для последующего включения их в севооборот, депонирующий углерод. Объекты исследований – яровая пшеница, кукуруза и конопля посевная. Работу выполняли в 2023–2024 гг. в фитотроне. Вегетационные опыты закладывали в сосудах объемом 0,11 м³ и площадью 0,28 м². Для опыта использовали почву карбонового полигона, расположенного в Республике Башкортостан, – чернозём выщелоченный, тяжелосуглинистый. Имитацию светового дня осуществляли досвечиванием в течение 14…18 ч в день с использованием фитопрожекторов на светодиодах красно-синего спектра с ярко фиолетовым свечением с диапазоном длины волны от 450 до 660 НМ, световым потоком 4500 лм. Замер эмиссии диоксида углерода осуществляли методом закрытых камер, основанным на определении скорости выделения его из почвы и фиксации датчиком Carbon dioxide detector. Культуры в разные периоды развития неодинаково поглощали СО₂. Сильнее всего это происходило в вариантах с кукурузой (563 ррm) и коноплей посевной (250 ppm). Кукуруза удерживает 9,38 ррm CO₂ за 1 мин, конопля посевная – 4,16 ррm, яровая пшеница – 1,35 ррm за 1 мин. В чистых от посевов сосудах эмиссия СО₂ составляла 800 ррm. В ночное время происходит увеличение содержания СО₂ в камере изолятора с кукурузой до 2215 ррm, в дневное (при включении досвечивания) – понижение. Изучаемые культуры по-разному обеспечивают поступление в почву органической биомассы и по ее количеству их можно расположить в следующий убывающий ряд: конопля посевная > яровая пшеница > кукуруза.

1. Алешина М. А. Изменение характеристик экстремальных осадков в регионах России в условиях меняющегося климата: дисс. канд. географ. наук. М.: Институт географии РАН, 2023. 156 с.

2. Битва за климат: карбоновое земледелие как ставка России: экспертный доклад / А. Ю. Иванов, Н. Д. Дурманов, М. П. Орлов и др. М.: Издательский дом Высшей школы экономики, 2021. 120 с.

3. Органическое удобрение – эффективный фактор оздоровления почвы и индуктор её супрессивности / М. С. Соколов, Ю. Я. Спиридонов, А. П. Глинушкин и др. // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 1. С. 4‒12.

4. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 124 с.

5. Carbon pools, fluxes, and sequestration potential in soils of the former Soviet Union / T. Kolchugina, T. Vinson, G. Gaston, et al. // Soil management and greenhouse effect. Boca Raton, FL, USA: Lewis Publishers, 2018. P. 25‒40.

6. Soil carbon estimates and soil carbon map for Russia / V. A. Rozhkov, V. B. Wagner, B. M. Kogut, et al. // IIASA Working paper. Laxenburg, Austria: WP-96-60, 1996. P. 1‒44. URL: http://pure.iiasa.ac.at/4966 (дата обращения: 15.01.2016).

7. Crop residue management in India: Stubble burning vs. other utilizations including bioenergy / G. K. Porichha, Y. Hu, K. T. V. Rao, et al. // Energies. 2021. Vol. 14. No. 14. Article 4281. URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/14/14/4281 (дата обращения: 18.06.2024). doi: 10.3390/en14144281.

8. The landscape of soil carbon data: Emerging questions, synergies and databases / A. Malhotra, K. Todd-Brown, L. E. Nave, et al. // Progress in Physical Geography. 2019. Vol. 43. No. 5. P. 707–719. doi: 10.1177/0309133319873309.

9. Crops for carbon farming / C. Jansson, C. Faiola, A. Wingler, et al. // Frontiers in Plant Science. 2021. Vol. 12. Article 636709. URL: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2021.636709/full (дата обращения: 03.04.2023). doi: 10.3389/fpls.2021.636709.

10. Влияние агробиотехнологий на запасы и состав органического вещества чернозема типичного слабоэродированного / Н. П. Масютенко, А. В. Кузнецов, М. Н. Масютенко и др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 10. С. 45‒50.

11. Амиров М. Ф. Интенсивность усвоения углерода полевыми культурами в зависимости от технологии возделывания в условиях Республики Татарстан // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021. Т. 16. № 3 (63). С. 14‒18.

12. Агротехнологический потенциал управления органическим углеродом чернозёмов обыкновенных в зернопаропропашном севообороте / И. Т. Хусниев, В. А. Романенков, С. В. Пасько и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. № 3. С. 38‒44.

13. Drivers of soil organic carbon storage and vertical distribution in Eastern Australia / E. Hobley, B. Wilson, A. Wilkie, et al. // Plant and Soil. 2015. Vol. 390. No. 1-2. P. 111‒127.

14. Schlesinger W. H. Carbon sequestration in soils: some cautions amidst optimism // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2000. Vol. 82. P. 121–127. doi: 10.1016/S0167-8809(00)00221-8.

15. Batjes N. H. Total carbon and nitrogen in the soils of the world // European Journal of Soil Science. 1996. Vol. 47. No. 2. P. 151‒163.

16. El-Beltagy A., Madkour M. Impact of climate change on arid lands agriculture // Agriculture and Food Security. 2012. Vol. 1. Article 3. URL: https://agricultureandfoodsecurity.biomedcentral.com/articles/10.1186/2048-7010-1-3 (дата обращения: 15.04.2024). doi: 10.1186/2048-7010-1-3.

17. Towards a global-scale soil climate mitigation strategy / W. Amelung, D. Bossio, W. de Vries, et al. // Nature Communications. 2020. Vol. 11. Article 5427. URL: https://www.nature.com/articles/s41467-020-18887-7 (дата обращения: 15.04.2024). doi: 10.1038/s41467-020-18887-7.

18. Lal R. Agricultural activities and the global carbon cycle // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2004. Vol. 70. P. 103–116. doi: 10.1023/B:FRES.0000048480.24274.0f.

19. SoilGrids 2.0: producing soil information for the globe with quantified spatial uncertainty / L. Poggio, L. M. de Sousa, N. H. Batjes, et al. // Soil. 2021. Vol. 7. P. 217–240. doi: 10.5194/soil-7-217-2021.

20. Иванова Т. Н., Багаутдинов Ф. Я., Асылбаев И. Г. Изменение содержания и состава гумуса черноземов выщелоченных (Luvic Chernozems) южной лесостепи Республики Башкортостан при сельскохозяйственном использовании // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2015. № 1 (33). С. 19‒23.

21. Мирсаяпов Р. Р., Асылбаев И. Г. Запасы углерода в почвах Дмитриевского сельского совета Уфимского района Республики Башкортостан // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). 2023. № 4. С. 58‒73.

22. Soil carbon and nitrogen dynamics in a Vertisol following 50 years of no-tillage, crop stubble retention and nitrogen fertilization / P. Jha, K. M. Hati, R. C. Dalal, et al. // Geoderma. 2020. Vol. 358. Article 113996. URL: https://www.sciencedirect. com/journal/geoderma/vol/358/suppl/C (дата обращения: 15.04.2024). doi: 10.1016/j.geoderma.2019.113996.

23. Soil carbon 4 per mille / B. Minasny, B. P. Malone, A. B. McBratney, et al. // Geoderma. 2017. Vol. 292. Р. 59–86. doi: 10.1016/j.geoderma.2017.01.002.

24. Асылбаев И. Г., Мирсаяпов Р. Р. Пилотный карбоновый полигон: анализ запасов углерода в почвах сельхозугодий // Вестник Казанского государственного агарного университета. 2023. № 4 (72). С. 6‒12.

25. Чимитдоржиева Э. О. Продуцирование диоксида углерода сухостепными почвами Забайкалья // Агрохимический вестник. 2010. № 4. С. 33‒35.