Коллектив ученых Алтайского государственного аграрного университета опубликовал монографию, в которой представил результаты исследования того, как с помощью разных сельхозкультур и агротехнологий можно регулировать содержание углерода в атмосфере

В настоящее время в науке много внимания уделяется теме содержания и удержания в почве углерода в контексте достижения климатической (углеродной) нейтральности, т.к. современное потепление климата напрямую связывается с эмиссией углекислого газа в атмосферу, который усиливает парниковый эффект. По мнению ряда отечественных ученых в России доля углекислого газа при современных интенсивных системах возделывания сельскохозяйственных культур, при минерализации гумуса составляет около 80% от общей эмиссии, в том числе от сжигаемого природного топлива. Вместе с тем процессы накопления углерода в почве (т.е. депонирование) и его влияния на урожайность сельхозкультур в процессе трансформации растением атмосферного углекислого газа в живое органическое вещество в результате фотосинтеза (т.е. секвестрация) пока остаются недостаточно изучены. А ведь возможность управления процессами секвестрации и депонирования углерода агроценозами – прямой путь регулирования уровня СО2 в атмосфере.
Коллектив ученых Алтайского ГАУ под руководством д.биол.н., профессора кафедры почвоведения и агрохимии Андрея Кудрявцева в рамках тематического плана-задания научно-исследовательских работ по заказу Министерства сельского хозяйства РФ за счет средств федерального бюджета представил методику оценки секвестрации и депонирования углерода агроценозами при разных системах земледелия в зоне черноземов засушливой и умеренно-засушливой степи Алтайского края. Результаты опубликованы в коллективной монографии (Кудрявцев А.Е. Секвестрация углерода яровой пшеницей, льном масличным, яровым рапсом в разноплановых системах земледелия умеренно-засушливой степи Алтая: монография /А.Е. Кудрявцев, Е.С. Ваганов, Т.Э. Шпис, С.В. Канунников, В.А. Локтионов, А.А. Чубыкин. - Барнаул: Издательство АЗБУКА, 2023. – 59 с.).
«Значительное влияние на циклы круговорота углерода в природе оказывает органическое вещество почв, поэтому с уверенностью можно сказать, что сохранение и воспроизводство плодородия влияет как на климатические флуктуации, так и на связанный с ними парниковый эффект. Считаем, что секвестрация углерода агроценозами, возделываемыми под разными системами земледелия в умеренно-засушливой степи Алтая заслуживает внимания и является перспективным направлением. Наша методика позволяет решать не только эту проблему, но в процессе депонирования активизировать гумификацию, приостановить процессы дефляции, плоскостного и линейного смыва», - говорит д.б.н., профессор Андрей Кудрявцев.
Ученые АГАУ утверждают, что секвестрация углерода агроценозами имеет перспективу, т.к. по своей сути она не уступает лесной, и даже гипотетически превосходит ее. Например, лесной фонд Алтайского края составляет 20,6% или 3,4 млн.га, в то время как земли сельскохозяйственного назначения 64,7% от общей площади или 10,9 млн.га. Такое соотношение сельскохозяйственных угодий и лесного фонда предопределяет роль агроценозов в вопросе секвестрации и депонирования углерода. Но для управления этим процессом необходимы научные обоснования, позволяющие повысить их эффективность.
На эффективность этих процессов могут влиять многие условия: активность солнечной радиации, погода, плодородие почв, агрохимические, биологические показатели и т.д. Ученые Алтайского ГАУ в своем исследовании сделали акцент на различия в видовом составе сельскохозяйственных культур и их возделывания по различным системам земледелия.
«Связывание углекислого газа растением является естественным
процессом, который называют фотосинтезом. В агроценозах, в отличие от естественных экосистем, этот процесс регулируют с помощью технологических приемов, которые выстраивают в систему земледелия. В свою очередь система земледелия не только оптимизирует почвенные условия роста и развития растений, но и воздействует на активность фотосинтеза, обусловливает активизацию процессов депонирования или эмиссии», - объясняет Андрей Кудрявцев.
В ходе исследования, проведенного в течение полевого сезона 2023 года, ученые АГАУ организовали в зоне черноземов умеренно-засушливой степи Алтайского края, на территории Шипуновского (КФХ Локтионов В.П), Алейского (ООО «Дубровское») и Рубцовского (КФХ «Агророст») районов полигоны наблюдений по изучению секвестрации углерода агроценозами, такими как, яровая пшеница, рапс, лен масличный, возделываемых на разноплановых системах земледелия (традиционная и no-till).
Специально для исследования коллективом ученых под руководством Андрея Кудрявцева был разработан прототип почвенно-надземного программно-аппаратного комплекса (ПАК) непрерывного наземного мониторинга почвенно-климатических параметров, контролирующий 24 показателя, в т.ч. приход фотосинтетически активной радиации, погодные условия, такие как осадки, температуру и влажность в атмосфере и почве до одного метра, поскольку они непосредственно оказывают влияние на процессы фотосинтеза и могут обусловливать парниковый эффект.
Ученые АГАУ наряду с дистанционными наблюдениями проводили полевые исследования, позволяющие фиксировать микробиологические, фенологические, фитосанитарные, морфологические, физиологические показатели агроценозов. Определялась масса растений, листьев, корней, а на этапе созревания, масса 1000 семян, колоса, коробочек, стручков. Растительные образцы отбирались в основные фазы развития растений (3 раза за вегетацию) по традиционной и no-till системам земледелия на каждом поле в шестикратной повторности с погонного метра.
С помощью ПАК в 2023 году были получены более 700 дата-сетов по 10 показателям, что позволило провести сравнительный анализ систем земледелия и исследуемых агроценозов. Для дистанционного зондирования исследуемых объектов использовались космоснимки Landsat и GPS, которые позволяли контролировать уровень развития наблюдаемых объектов с помощью индексов NDVI.
Ученые Алтайского ГАУ пришли к ряду интересных выводов. В частности, наибольшим углеродным потенциалом характеризуются биогеоценозы солончаков и лугово-болотных почв, в убывающей последовательности: луговые, серые лесные, солонцы, а наименьшими агропочвы черноземов выщелоченных и обыкновенных. Запасы почвенного углерода составляют 84, 79, 64, 61, 46 и 49 т/га соответственно.
Анализ данных показал, что поглощение углекислого газа рапсом в 4 раза больше в сравнении с яровой пшеницей и на 58% больше, чем льном масличным, что позволяет соотнести количество поглощаемого углекислого газа между рассматриваемыми культурами как 4:1:1,6. При этом система земледелия no-till здесь имеет преимущество, особенно при возделывании мелкосемянных культур.
На основе полученных в ходе исследования результатов учеными АГАУ разработаны методики оценки секвестрации, депонирования углерода и эмиссии CO2 агроценозами с учетом полного комплекса природных и антропогенных факторов.