ДЕПОНИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА В АГРОБИОГЕОЦЕНОЗАХ УМЕРЕННО-ЗАСУШЛИВОЙ СТЕПИ АЛТАЯ
Аннотация
Обоснование. Депонирование органического углерода в биогеоценозах зависит от природных условий. В агробиоценозе наряду с природными условиями этот процесс активизируют антропогенные действия в виде системы земледелия, изучив, которые можно взять за основу при организации карбонового земледелия.
Цель исследования – установить интенсивность процесса депонирования органического углерода агробиогеоценозами в умеренно-засушливой степи Алтая.
Научная новизна. Установлено, что в умеренно-засушливой степи Алтая содержание органического углерода в гумусовом горизонте агрочерноземов южных и обыкновенных достоверно деградировало в результате ветровой и водной эрозии. Органический углерод перемещается в другие геохимические резервуары, а его роль, определяющая плодородие уменьшается. В агроценозах яровой пшеницы, льна масличного, рапса ярового определен постфотосинтетический сток углерода, который находится в интервалах от 9,5 до 65 т/га. Выявлено, что рапсом поглощается углекислого газа в 4 раза больше в сравнении с яровой пшеницей и на 58%, чем льном масличным. В этих агроценозах определена мортмасса, которая принимает участие в дальнейшем депонировании органического углерода, она соответственно составляет от 2,9 до 3,4т/га, 5,8-6,5т/га, 18,8т/га. Оценивая экосистему в целом, выявлено, что наибольшие запасы органического углерода в двадцатисантиметровом слое сформировали биогеоценозы солончаков (109 т/га) и лугово-болотных почв (108 т/га), агропочвы на 40-45% содержат меньше органического углерода, чем естественные экосистемы.
Материалы и методы. Объектом исследований послужили почвы умеренно-засушливой степи Алтая, которые являются хранилищем органического углерода. Использовали архивные материалы ОАО «АлтайНИИГипрозем» и результаты собственных исследований 2023 года. Органический углерод определяли методом Тюрина, чистую первичную продукцию по методике А.А. Титляновой, при этом учитывали продукционную, надземную и внутрипочвенную мортмассу, позволяющую определить потенциальный приход органического вещества агроценозами.
Результаты. Содержание органического углерода в гумусовом горизонте за 40 лет достоверно деградировало на 23-32% в южных и обыкновенных агрочерноземах, в меньшей степени в выщелоченных. В экосистеме наибольшими запасами органического углерода в двадцатисантиметровом слое характеризуются биогеоценозы солончаков и лугово-болотных почв, затем в убывающей последовательности серые лесные, луговые, лугово-черноземные, солонцы. Агропочвы содержат на 40-45% меньше органического углерода, чем естественные экосистемы биогеоценозов солончаков и лугово-болотных почв. В агроценозах яровой пшеницы, льна масличного, рапса ярового определен постфотосинтетический сток углерода. При этом рапс поглощает углекислого газа в 4 раза больше в сравнении с яровой пшеницей и на 58%, чем льном масличным.
Заключение. Результаты исследований являются начальным этапом организации карбонового земледелия, позволяющие установит интервалы углеродных единиц.
Информация о спонсорстве. Работа выполнена при финансовой поддержке МСХ РФ за счет средств федерального бюджета в 2023 году в соответствии с доп. соглашением № - 082-03-2023-240/1 от 16 марта 2023 г.
Скачивания
Литература
Список литературы
Бабиков Б.В., Кобак К.И. Поглощение атмосферного углекислого газа болотными экосистемами территории России в голоцене. Проблемы заболачивания // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2016. № 1(349). С. 6-36. https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2016.1.9
Докучаев В.В. Русский чернозем. М.; Л.: АН СССР, 1949. Соч. т. III. 360 с.
Залесов С.В. Роль болот в депонировании углерода // Международный научно-исследовательский журнал. 2021. № 7-2(109). С. 6-9. https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.109.7.033
Инишева Л.И., Маслов С.Г. Роль торфяных ресурсов в стратегии устойчивого развития // Труды Инсторфа. 2013. № 8(61). С. 3-10.
Климкина Е.В., Морозова Т.В. Реализация стратегии достижения углеродной нейтральности при устойчивом росте экономики аграрного производства // Управление инновационным развитием агропродовольственных систем на национальном и региональном уровнях: Материалы III Международной научно-практической конференции, Воронеж, 27–28 октября 2021 года. Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I, 2021. С. 287-293.
Когут Б.М., Семенов В.М. Оценка насыщенности почвы органическим углеродом // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2020. № 102. С. 103-124. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-102-103-124
Минерализуемость органического вещества и углеродсеквестирующая емкость почв зонального ряда / Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В., Семенова Н.А., Тулина А.С. // Почвоведение. 2008. №7. С. 819-832.
Потоки углерода в степных экосистемах (на примере южного Забайкалья) / Г. Д. Чимитдоржиева, Р. А. Егорова, Е. Ю. Мильхеев, Ю. Б. Цыбенов // Растительный мир Азиатской России: Вестник Центрального сибирского ботанического сада СО РАН. 2010. № 2(6). С. 33-39.
Почвенные очерки районов Алтайского края: по материалам ОАО «АлтайНИИГипрозем» 1980-1990 гг.
Почвы Алтайского края. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 382 с.
Проблема учета поглощающей способности лесов России в Парижском соглашении / Романовская А.А., Трунов А.А., Коротков В.Н., Карабань Р.Т. // Лесоведение. 2018. № 5. С. 323-334. https://doi.org/10.1134/S0024114818050066
Продуктивность травяных экосистем: справочник / составители А.А. Титлянова, С.В. Шибарева; Почвенный институт имени В.В. Докучаева; Институт почвоведения и агрохимии СО РАН. М.: ООО «Издательство МБА», 2020. 100 с.
Секвестрация углерода яровой пшеницей, льном масличным, яровым рапсом в разноплановых системах земледелия умеренно-засушливой степи Алтая: монография / Кудрявцев А.Е., Ваганов Е.С., Шпис Т.Э., Канунников С.В., Локтионов В.А., Чубыкин А.А. Барнаул: Издательство АЗБУКА, 2023. 59 с.
Тимирязев К.А. Жизнь растения/ [Под редакцией Л. М. Берцинской]. Москва: Юрайт, 2017. 331 c.
Houghton R.A., Skole D.L. Carbon // The Earth as transformed by human action. Cambridge, 1990. P. 393–412.
Lal R. Managing Soils and Ecosystems for Mitigating Anthropogenic Carbon Emissions and Advancing Global Food Security // BioScience. 2010. Vol. 60. P. 708–721. https://doi.org/10.1525/bio.2010.60.9.8
Lal R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change // Geoderma. 2004. Vol. 123. P. 1–22. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.01.032
Schlesinger W.H., Andrews J.A. Soil respiration and global carbon cycle // Biogeochemistry. 2000. Vol. 48. P. 7–20.
Shakoor A., Shahbaz M., Farooq T.H. A global meta-analysis of greenhouse gases emission and crop yield under no-tillage as compared to conventional tillage // The Science of the Total Environment. 2021. Vol. 750. P. 142299. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142299
Stockmann U., Adams M.A., Crawford, J.W. Field D.J., Henakaarchchi N., Jenkins M., Minasny B., McBratney A.B., de Courcelles V.R., Singh K., Wheeler I., Abbott L., Angers D.A., Baldock J., Bird M., Brookes P.C., Chenu C., Jastrow J.D., Lal R., Lehmann J., O’Donnell A.G., Parton W.J., Whitehead D., Zimmermann M. The knowns, known unknowns and unknowns of sequestration of soil organic carbon // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2013. Vol. 164. P. 80– 99.
References
Babikov B.V., Kobak K.I. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Lesnoy zhurnal [Bulletin of Higher Educational Institutions. Russian Forestry Journal], 2016. no. 1(349), pp. 6-36.
Dokuchaev V.V. Russkij chernozem [Russian chernozem] Moscow, Leningrad: Academy of Sciences of the USSR, 1949, vol. III, 360 p.
Zalesov S.V. Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel'skiy zhurnal [International Scientific Research Journal], 2021, no. 7-2(109), pp. 6-9.
Inisheva L.I., Maslov S.G. Trudy Instorfa [Works of Instorf], 2013, no. 8(61), pp. 3-10.
Klimkina E.V., Morozova T.V. Upravlenie innovatsionnym razvitiem agroprodovol'stvennykh sistem na natsional'nom i regional'nom urovnyakh: Materialy III Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, Voronezh, 27–28 oktyabrya 2021 goda [Management of innovative development of agrifood systems at the national and regional levels: Proceedings of the III International Scientific and Practical Conference, Voronezh, 27-28 October 2021]. Voronezh: Voronezh State Agrarian University named after Peter the Great. Emperor Peter I, 2021, pp. 287-293.
Kogut B.M., Semenov V.M. Byulleten Pochvennogo instituta im. V.V. Dokuchaeva [Dokuchaev Soil Bulletin], 2020, no. 102, pp. 103-124.
Semenov V.M., Ivannikova L.A., Kuzneczova T.V., Semenova N.A., Tulina A.S. Pochvovedenie [Eurasian Soil Science], 2008, no. 7, pp. 819-832.
Chimitdorzhieva G. D., Egorova R. A., Milxeev E. Yu., Cybenov Yu. B. Rastitel'nyj mir Aziatskoj Rossii: Vestnik Central'nogo sibirskogo botanicheskogo sada SO RAN [Flora and Vegetation of Asian Russia], 2010, no. 2(6), pp. 33-39.
Pochvennye ocherki rajonov Altajskogo kraya: po materialam OAO «AltajNIIGiprozem» 1980-1990 [Soil sketches of the districts of Altai Krai: based on the materials of AltaiNIIIGiGiprozem OJSC 1980-1990].
Pochvy Altajskogo kraja [Soils of the Altai Territory]. Moscow: Izd. of the USSR Academy of Sciences, 1959, 382 p.
Romanovskaya A.A., Trunov A.A., Korotkov V.N., Karaban R.T. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 2018, no. 5, pp. 323-334.
Titlyanova A.A., Shibareva S.V. Produktivnost' travyanykh ekosistem: spravochnik [Herbaceous ecosystem productivity: a handbook], Moscow: IBA Publishing House, 2020, 100 p.
Kudryavtsev A.E., Vaganov E.S., Shpis T.E., Kanunnikov S.V., Loktionov V.A., Chubykin A.A. Sekvestratsiya ugleroda yarovoy pshenitsey, l'nom maslichnym, yarovym rapsom v raznoplanovykh sistemakh zemledeliya umerenno-zasushlivoy stepi Altaya: monografiya [Carbon sequestration by spring wheat, oilseed flax, spring rape in diverse farming systems of temperate arid steppe of Altai: a monograph], Barnaul: AZBUKA Publishing House, 2023, 59 p.
Timiryazev K.A. Zhizn rasteniya [Life of a plant]. Moscow: Yurait, 2017, 331 p.
Houghton R.A., Skole D.L. Carbon The Earth as transformed by human action. Cambridge, 1990, pp. 393–412.
Lal R. Managing Soils and Ecosystems for Mitigating Anthropogenic Carbon Emissions and Advancing Global Food Security. BioScience, 2010, vol. 60, pp. 708–721. https://doi.org/10.1525/bio.2010.60.9.8
Lal R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change. Geoderma, 2004, vol. 123, pp. 1–22. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.01.032
Schlesinger W.H., Andrews J.A. Soil respiration and global carbon cycle. Biogeochemistry, 2000, vol. 48, pp. 7–20.
Shakoor A., Shahbaz M., Farooq T.H. A global meta-analysis of greenhouse gases emission and crop yield under no-tillage as compared to conventional tillage. The Science of the Total Environment, 2021, vol. 750, pp. 142299. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142299
Stockmann U., Adams M.A., Crawford, J.W. Field D.J., Henakaarchchi N., Jenkins M., Minasny B., McBratney A.B., de Courcelles V.R., Singh K., Wheeler I., Abbott L., Angers D.A., Baldock J., Bird M., Brookes P.C., Chenu C., Jastrow J.D., Lal R., Lehmann J., O’Donnell A.G., Parton W.J., Whitehead D., Zimmermann M. The knowns, known unknowns and unknowns of sequestration of soil organic carbon. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2013, vol. 164, pp. 80– 99.
Copyright (c) 2024 Andrey E. Kudryavtsev, Evgeny S. Vaganov
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
