Наиболее важные результаты

Мониторинг

Результаты полученые за 2022 год

1

Имитационные модели DNDC и RothC показали себя в качестве адекватных инструментов оценки дыхания почвы, изменения содержания в ней органического углерода и нетто-экосистемного обмена в старопахотных агроландшафтах Курской области за длительный период наблюдений (1990 – 2021 гг.). Согласно результатам по модели DNDC, агроландшафты Центральной Черноземной зоны, вне зависимости от выращиваемых культур, выступали за этот период в качестве в разной степени выраженных экосистемных нетто-поглотителей углерода. Тем не менее, для большинства культур при этом наблюдались потери углерода из почвы. Исключение составляла только озимая пшеница, под которой возможно накопление С_орг в почве. Это означает, что основным резервуаром стока для этих агроэкосистем является фитомасса, большая часть которой отчуждается с урожаем.

Данные, полученные с помощью модели RothC, подтверждают потерю органического углерода из пахотных черноземов за исследуемый период, характеризующийся прогрессирующим потеплением.

2

Результаты наземных исследований позволяют говорить о применимости рассчитанной по данным ДЗЗ функции рельефа для оценки эрозионной опасности, а также для прогноза содержания углерода, азота, воды и связанных с ними микробиологических показателей пахотных черноземов.

3

Проведенные компьютерные эксперименты на основе моделей DNDC и RothC позволяют оценить влияние не только постоянных (температура воздуха, годовое количество осадков, SOC, концентрация CO₂ в атмосфере), но и спорадических факторов (ливневые осадки, агрономические практики (уборка урожая), севооборот) на эмиссию углекислого газа из почвы. В то время как рост температуры воздуха и осадков однозначно увеличивает годовые выбросы СО₂ на 6.8– 11.2% (при увеличении температуры на 10%); и на 4.3– 4.8% (при увеличении осадков на 10%), реакция годового потока CO₂ из почвы на изменения в запасах органического углерода, хотя и более значительная, зависит от математической структуры моделей: DNDC показывает снижение (–13.8… –36.4%/10%), а RothC – увеличение (+8.1…+9.2%/10%).

По сравнению с этим влияние ежегодного увеличения концентрации CO₂ в атмосфере на годовой прирост эмиссии почвы – очень незначительно, и составляет десятые доли процента.

4

Среди спорадических факторов севооборот различных культур оказывает наиболее значительное влияние на выбросы CO2 из черноземов, что определяется потенциальным увеличением потока CO2 между минимальными (голая почва) и максимальными годовыми выбросами на 22.1% (RothC; озимая пшеница), 155% (метод трапеции по полевым данным; соя) и 281.9% (DNDC; ячмень).

В целом, ежегодное чередование культур и пара имеет большее значение для эмиссии CO2 из почвы, чем влияние изменений погоды и климата, и гораздо более значимо, чем другие рассмотренные спорадические факторы (агрономические практики, выпадение ливневых осадков), суммарный вклад которых не превышает 1– 2% в год.

5

Как показал статистический анализ для всех биотопов, эмиссия CO2 из лесостепных черноземов ненадежно предсказывается общеизвестными гидротермальными факторами (температура и влажность почвы, или температура воздуха и количество осадков). Гораздо большее значение для прогноза величины эмиссии углекислого газа с поверхности данной территории имеет характер ее многолетнего использования (пашня, залежь, скошенные луга, степь, широколиственный лес, их экотоны), или вид используемой в данном году культуры (залежь), если это пашни. Однако использование таких показателей не позволяет построить регрессионные модели с количественным прогнозом, поэтому для этой цели рекомендуются имитационные модели, рассмотренные выше.

Среди них RothC является наиболее универсальной и подходит для всего набора рассматриваемых культур, включая участки с почвой без растительности; тогда как DNDC лучше подходит для зерновых, но недооценивает эмиссию CO2 с залежных участков, а T&R подходит только для участков с почвой без растительности.

6

С помощью полевых измерений, лабораторных анализов и имитационного моделирования были оценены потоки углерода и эмиссия парниковых газов в сельскохозяйственных экосистемах в лесостепной подзоне на черноземах и серых почвах. Основным источником трех основных биогенных парниковых газов является животноводство – места содержания животных и компостные хранилища. Сенокосы, залежи и леса выступают слабыми поглотителями метана и закиси азота, тогда как пашни и пастбища могут как поглощать их, так и выбрасывать в атмосферу в зависимости от интенсивности использования. Экосистемы ранжируются по возрастанию эмиссии СО2 из почвы в следующем порядке: пашни ≤ сенокосы ≤ пастбища = залежи = леса ≤ левады < компостные хранилища. Количество привносимого в пахотный слой почвы углерода с послеуборочными остатками убывает в ряду ячмень > озимая пшеница > яровая пшеница > овес > соя для корней, и яровая пшеница > озимая пшеница > овес > соя > ячмень для стерни.

Содержание в почве углерода, азота и дисперсного органического вещества зависит не только от типа землепользования, но также от географического положения. Имитационные модели предсказывают потери органического углерода из пахотных почв под всеми культурами, кроме озимой пшеницы, а также указывают на возможность секвестрации углерода в фитомассе в течение вегетационного периода до уборки.

7

Несмотря на слабую территориальную представленность источников метана, нетто-баланс этого газа на территории модельного административного района (Льговский р-н Курской области) оказался существенно более важным, чем баланс СО₂, что в итоге превращает рассматриваемую территорию в сильный нетто-источник этих климатически активных газов для атмосферы (+88.6 г СО₂-экв. м^-2 в год), даже если учитывать значительный сток СО₂ на посевных площадях.

8

Разработанная информационно-аналитическая система, а также методическое и инструментальное обеспечение позволяют успешно проводить мониторинг парниковых газов и запасов углерода в основных экосистемах, агроэкосистемах и других антропогенных объектах лесостепной подзоны Европейской части РФ.