Исследователи Института географии РАН (ИГ РАН) опубликовали в журнале “Agriculture, Ecosystems and Environment” (WoS Q1) статью, посвященную оценке цикла углерода и эмиссии парниковых газов от сельского хозяйства:
Sukhoveeva Olga, Karelin Dmitry, Lebedeva Tatiana, Pochikalov Alexander, Ryzhkov Oleg, Suvorov Gennady, Zolotukhin Alipiy. Greenhouse gases fluxes and carbon cycle in agroecosystems under humid continental climate conditions // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2023. V. 352. Art. 108502. DOI 10.1016/j.agee.2023.108502
На территории Восточной Европы проведено довольно мало комплексных исследований потоков парниковых газов (ПГ: диоксид углерода, CO2; метан, CH4; закись азота, N2O) и компонентов углеродного цикла, представленных в мировых базах данных. Большинство исследований были посвящены отдельным проблемам пулов и потоков углерода и азота или охватывали узкий круг экосистем. Поэтому идея данного исследования заключалась в проведении междисциплинарного изучения потоков и пулов углерода в секторе сельского хозяйства и землепользования – одного из основных источников ПГ – в регионах с влажным континентальным климатом, наиболее подверженных влиянию современного изменения климата. Работа была направлена на решение задачи количественной оценки потоков и пулов углерода ПГ в растениеводстве и животноводстве, анализа причин их образования и возможных путей поглощения в трех точках европейской части России в зоне холодного континентального климата.
В исследовании рассматривались как сельскохозяйственные, так и природные экосистемы; применялись полевые измерения, лабораторные анализы и методы имитационного моделирования. Участки включали семь типов экосистем: пашни, пастбища, сенокосы, залежи, леса, загоны и компостные кучи. Животноводческие объекты являются мощными источниками трех основных биогенных ПГ (0,42-9,27 г С-СО2 м-2 ч-1; 2,43-783,51 мг С-СН4 м-2 ч-1; 0,01-1,49 мг N-N2O м-2 ч-1); в то время как пашни, сенокосы и леса могут поглощать метан (от -1. 10 до -118,2 мкг C-CH4 м-2 ч-1), а пастбища, сенокосы, залежи и леса являются слабыми поглотителями закиси азота (от -0,10 до -4,57 мкг N-N2O м-2 ч-1). Экосистемы были ранжированы с помощью непараметрического теста по возрастанию скорости эмиссии CO2 из почвы в следующем порядке: пашни (0,06-0,24 г C-CO2 м-2 ч-1) ≤ сенокосы (0,06-0,25 г C-CO2 м-2 ч-1) ≤ пастбища (0. 06-0,22 г C-CO2 м-2 ч-1) = залежи (0,13-0,26 г C-CO2 м-2 ч-1) = леса (0,16-0,30 г CO2 м-2 ч-1) ≤ загоны (0,42-1,57 г CO2 м-2 ч-1) < компостные кучи (1,95-9,27 г CO2 м-2 ч-1). По данным корреляционного анализа, наиболее важным динамическим экологическим фактором, от которого зависит интенсивность дыхания почвы, является температура почвы на глубине 10 см (r = 0,55-0,97, p < 0,05).
Как показывает регрессионный анализ, гидротермические и агрохимические факторы объясняют 46-89% дисперсии эмиссии CO2 из почвы. Содержание общего углерода (1,31-7,95%) и общего азота (0,12-0,62%) в почве подчиняется широтной закономерности и увеличивается с севера на юг независимо от типа землепользования и интенсивности ведения хозяйства. Количество углерода, поступающего в пахотный слой почвы с корневыми остатками, уменьшается в следующей последовательности: ячмень > озимая пшеница > яровая пшеница > овес > соя с 402 до 198 кг С га-1 год-1. Стерня полевых культур является дополнительным источником углерода почвы на уровне 118-368 кг C га-1 год-1 в следующей последовательности: яровая пшеница > озимая пшеница > овес > соя > ячмень.
Согласно имитационному моделированию (модель DeNitrification-DeComposition, DNDC; и Rothamsted Carbon model, RothC), накопление органического углерода в почве возможно под озимой пшеницей (270 кг C га-1 год-1), в то время как под другими культурами его запасы уменьшаются (от -190 до -423 кг C га-1 год-1). Согласно результатам расчетов по DNDC, агроландшафты являются чистыми поглотителями углерода в различной степени (не менее 500 кг C га-1 год-1), при этом основным резервуаром поглощения углерода является фитомасса, большая часть которой удаляется при уборке урожая.