СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОТОКОВ СО2 В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИИ ВВЕДЕНИЯ ЗАЛЕЖЕЙ В ОБОРОТ И ПРИРОДНОЙ ЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Троценко И. А.; Кадермас И. Г.; Бобренко Е. Г.; Гоман Н. В.; Дрофа О. В.; Коржова Л. В.; Бобренко И. А.

doi:10.60797/JAE.2025.54.3

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОТОКОВ СО2 В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИИ ВВЕДЕНИЯ ЗАЛЕЖЕЙ В ОБОРОТ И ПРИРОДНОЙ ЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Научная статья

DOI:

https://doi.org/10.60797/JAE.2025.54.3

Выпуск: № 2 (54), 2025

Предложена:

22.10.2024

Принята:

07.02.2025

Опубликована:

19.02.2025

11

0

XML

PDF

Аннотация

Проведено исследование сезонной динамики почвенной эмиссии СО2 при различных технологиях введения в оборот залежей в разных природно-климатических зонах Омской области: подтаежной, лесостепной и степной. Выбранные технологии введения в оборот залежей оказывают большое влияние на почвенную эмиссии углекислого газа. По сравнению с контролем она увеличилась при агротехнической технологии (обработка почвы) в 1,44 раза в подтаежной зоне, в 1,31 раза в лесостепной, 1,62 раза в степной. При комбинированной (обработка почвы + обработка гербицидами) соответственно в 1,27; 1,08; 1,33 раза. Агротехническая технология введения залежных земель в оборот способствовала большей эмиссии СО2, чем комбинированная.

Ключевые слова:

залежные земли, эмиссия углекислого газа, технология ввода в оборот.

1. Введение

Обеспечение продовольственной безопасности – одно из стратегических направлений, предусматривающее введение в оборот залежей, которые не использовались в сельском хозяйстве. Введение в оборот залежей введет к активному выходу парниковых газов

, .

Одной из функций почв является депонирование углерода

. Почвенная эмиссия парниковых газов зависит от множества факторов: температуры почвы, влажности, содержания органического вещества и других. Различные агротехнологии, агрохимические способы обработки почв и повышение почвенного плодородия также оказывают влияние на эмиссию парниковых газов , .

В связи с этим при выборе оптимальной технологии введения залежей в оборот необходимо учитывать тип почв и природно-климатическую зону для снижения углекислого газа в атмосферном воздухе

, , , , .

Цель исследований – оценить сезонные изменения интенсивности потоков углекислого газа в зависимости от технологии введения залежей в оборот и природной зоны.

2. Методы и принципы исследования

Исследования проводились в трех природно-климатических зонах – подтаежной, лесостепной и степной в 2022 г. Исследования почвенного покрова и растительности на залежах проводилась во всех природно-климатических зонах на исследуемых участках. Характеристика почвенного покрова дана с использованием стандартных методик, описание растительности залежи проводили согласно геоботанического описания. Почвенный покров и растительность залежей представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Почвенный покров участков исследований и растительный покров залежи

DOI:10.60797/JAE.2025.54.3.1

Природная зона	Почвенный покров	Растительность залежи
Подтаежная зона	Серая лесная мощная суглинистая	Хвощево-мятликово-разнотравные ассоциации: мятлик расставленный (Poa remota), хвощ лесной (Equisétum sylváticum), горошек мышиный (Vicia cracca), осот желтый (Sonchus arvensis) и другие
Лесостепная зона	Солонец лугово-черноземный корковый малонатриевый столбчатый тяжелосуглинистый и лугово-черноземная среднемощная и маломощная среднегумусовая тяжелосуглинистая почва	Разнотравно-мятликовая ассоциация с обильными включениями полыни селитряной (Artemisia nitrosa), пырея ползучего (Elytrígia répens), земляники обыкновенной (Fragária vésca) и подорожника среднего (Plantago media)
Степная зона	Солонец лугово-черноземный осолоделый средним малонатриевым столбчатым тяжелосуглинистым; солонец лугово-черноземный корковый столбчатый тяжелосуглинистый и солодь луговая мелкодерновая малогумусовая тяжелосуглинистая возле березового колка	Ковыль перистый (Stipa pennata), овсяница ложноовечья (Festuca pseudovina), пырей ползучий (Elytrígia répens), мятлик луговой (Poa pratensis); отдельными группами представлен: кострец безостый (Brōmus inērmis), полынь селитряная (Artemisia nitrosa), подмаренник желтый (Galium verum), зопник клубненосный (Phlómis tubérosa)

Для изучения влияния технологий введения залежных земель в оборот на эмиссию парниковых газов проведены исследования в Тарском, Кормиловском, Черлакском районах Омской области. Проводились работы по осуществлению различных технологий введения залежных земель в оборот. Опыты закладывались на участках с возрастом залежей 5-10 лет. Первая технология предусматривает только агротехнические обработки (агротехническая технология), вторая – с химическими обработками гербицидом (комбинированная технология). Агротехника на каждом опытном участке адаптирована к зоне проведения исследований. Площадь опытных делянок 200-400 кв. метров.

Схемы опытов:

1. Подтаежная зона.

1.1. Контроль (без обработок).

1.2. Основная обработка почвы: отвальная вспашка плугом ПЛН 3-35 на глубину 20-22 см с последующим дискованием бороной БДТ -3 в два следа на глубину 10-12 см + вторая обработка: дискование бороной БДТ -3 в два– 12 см.

1.3. Основная обработка почвы: отвальная вспашка плугом ПЛН 3-35 на глубину 20-22 см с последующим дискованием бороной БДТ -3 в два следа на глубину 10-12 см + химическая обработка гербицидом сплошного действия «Глифосат» в дозе 2 л/га по препарату + третья обработка: химическая обработка «Глифосат» в дозе 2 л/га по препарату.

Первая обработка проводилась 9.06, вторая – 11.07, третья 21.09.2022.

2. Лесостепная зона.

2.1. Контроль (без обработок).

2.2. Основная обработка почвы дискование в два следа на глубину 10-12 см дискатором БДМ 7х2П + вторая обработка см дискатором БДМ 7х2П на глубину 12-15 см.

2.3. Основная обработка: дискование в два следа дискатором БДМ 7х2 П на глубину 10-12 см + вторая обработка: химическая гербицидом «Глифосат» в дозе 2 л/га по препарату.

Первая обработка проводилась 9.07, вторая – 9.09.2022.

3. Степная зона.

3.1. Контроль (без обработок).

3.2. Основная обработка почвы: дискование дискатором БДМ 7х2П + вторая обработка: дискатором БДМ 7х2П на глубину 12-15 см.

3.3. Основная обработка дискатором БДМ 7х2П на глубину 10-12 см + вторая обработка: химическая гербицидом «Глифосат» в дозе 2 л/га по препарату.

Первая обработка проводилась 18.07, вторая – 8.09.2022.

Замеры проводили помесячно с интервалом 10-15 дней, начиная с мая месяца по октябрь. В качестве камер использовались пластиковые устройства – изоляторы, состоящие из основания высотой 10 см и цилиндрического сосуда с отверстием для забора почвенного воздуха высотой 20 см и диаметром 23,5 см.

Повторность трехкратная. Отбор газовых проб на содержание СО2 в камерах проводили пробоотборником воздуха для почвенной камеры в герметично закрытые ваккумированные стеклянные флаконы (объем 30 мл) в течение суток через интервал в три часа. Анализ газовых проб проводили с использованием газового хроматографа.

3. Обсуждение

Сезонная динамика почвенной эмиссии углекислого газа зависит от природно-климатической зоны и технологий введения в оборот залежных земель. Опыты проводились на участках залежных земель с возрастом 5-10 лет, технология 1 (агротехническая – с большей интенсивностью обработок почвы) и технология 2 (комбинированная).

3.1. Подтаежная зона

Мониторинг почвенной эмиссии СО2 в течение теплого сезона на залежи при введении в оборот с применением агротехнической технологии показал существенное варьирование ее размеров (рисунок 1) при наибольших показателях в июле (166,5 г) и наименьшими в сентябре (31,6 г СО2/м-2 ∙ сутки-1); на залежи при введении в оборот с применением комбинированной технологии соответственно 140,3 и 26,3. Причина этого – сезонная изменчивость температуры воздуха, температуры и влажности почвы. Агротехническая технология введения залежных земель в оборот способствовала большей эмиссии СО2, чем комбинированная. При этом различия в интенсивности потоков к сентябрю становятся существенно меньше.

Технологии введения залежных земель в оборот оказывают существенное влияние на эмиссию СО2. По сравнению с контролем она увеличилась при агротехнической технологии с 70,6 в контроле до 101,5, при комбинированной до 89,8 СО2/м-2 ∙ сутки-1 (в среднем за период после начала обработок). При этом максимальное увеличение потока наблюдается в первые недели после первой обработки (таблица 2).

Рисунок 1 - Сезонная динамика почвенной эмиссии CO2 при введении залежных земель в оборот в подтаежной зоне

Таблица 2 - Интенсивность потока СО2 при разных технологиях введения в оборот залежи в подтаежной зоне

DOI:10.60797/JAE.2025.54.3.3

Период отбора проб	Контроль, г CO2/м-2 ∙ сутки-1	Технология 1, г CO2/м-2 ∙ сутки-1	Технология 2, г CO2/м-2 ∙ сутки-1
Июнь	81,96	99,55	90,56
Июль	92,55	153,72	133,26
Август	50,71	70,66	64,70
Сентябрь	23,85	31,59	26,25

3.2. Лесостепная зона

Мониторинг почвенной эмиссии СО2 показал значительное изменение размеров углекислого газа (рисунок 2) при наибольших показателях в июле (53,1) и наименьшими в сентябре (27,1 г СО2/м-2 ∙ сутки-1); на залежи при введении в оборот с применением комбинированной технологии соответственно 45,8 и 17,4 СО2/м-2 ∙ сутки-1. Причина этого – сезонная изменчивость температуры воздуха, температуры и влажности почв. Агротехническая технология введения залежных земель в оборот способствовала большей эмиссии СО2, чем комбинированная. При этом различия в интенсивности потоков меньше, чем в подтаежной зоне.

По сравнению с контролем, эмиссия СО2 увеличилась с 31,4 в контроле до 41,2 при агротехнической технологии, а при комбинированной – до 33,9 СО2/м-2 ∙ сутки-1 (в среднем за период после начала обработок) (таблица 3).

Рисунок 2 - Сезонная динамика почвенной эмиссии CO2 при введении залежных земель в оборот в лесостепной зоне

Таблица 3 - Интенсивность потока СО2 при разных технологиях введения в оборот залежи в лесостепной зоне

DOI:10.60797/JAE.2025.54.3.5

Период отбора проб	Контроль, г CO2/м-2 ∙ сутки-1	Технология 1, г CO2/м-2 ∙ сутки-1	Технология 2, г CO2/м-2 ∙ сутки-1
Июль	42,75	53,09	45,80
Август	28,83	36,27	30,17
Сентябрь	14,00	27,12	17,74

3.3. Степная зона

Мониторинг почвенной эмиссии СО2 показал существенное варьирование размеров (рисунок 3) при наибольших показателях в июле (67,7) и наименьшими в сентябре (16,7 г СО2/м-2 ∙ сутки-1); на залежи при введении в оборот с применением комбинированной технологии соответственно 54,4 и 14,1 СО2/м-2 ∙ сутки-1. Агротехническая технология введения залежных земель в оборот способствовала большей эмиссии СО2, чем комбинированная. При этом величина интенсивности потов к сентябрю существенно уменьшается.

По сравнению с контролем поток диоксида углерода увеличился при агротехнической технологии с 21,3 в контроле до 34,5 СО2/м-2 ∙ сутки-1, при комбинированной до 28,4 СО2/м-2 ∙ сутки-1 (в среднем за период после начала обработок) (таблица 4).

Рисунок 3 - Сезонная динамика почвенной эмиссии CO2 при введении залежных земель в оборот в степной зоне

Таблица 4 - Интенсивность потока СО2 при разных технологиях введения в оборот залежи в степной зоне

DOI:10.60797/JAE.2025.54.3.7

Период отбора проб	Контроль, г CO2/м-2 ∙ сутки-1	Технология 1, г CO2/м-2 ∙ сутки-1	Технология 2, г CO2/м-2 ∙ сутки-1
Июль	27,06	43,34	35,62
Август	9,77	16,70	14,10

4. Заключение

Технологии введения залежных земель в оборот оказывают существенное влияние на эмиссию СО2. По сравнению с контролем она увеличилась при агротехнической технологии (обработка почвы) в 1,44 раза в подтаежной зоне, в 1,31 раза в лесостепной, 1,62 раза в степной. При комбинированной (обработка почвы + обработка гербицидами) соответственно в 1,27; 1,08; 1,33 раза. Агротехническая технология введения залежных земель в оборот способствовала большей эмиссии СО2, чем комбинированная. Вероятно, основная причина этого – более высокая микробиологическая активность почвы при большем количестве обработок почвы, вследствие этого улучшается аэрация.

Дополнительные материалы

Не указаны

Финансирование

Российский научный фонд
Научные исследования, положенные в основу публикации, проведены на средства гранта Российского научного фонда по приоритетному направлению «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс), проведенного совместно с органами власти субъекта Российской Федерации (Омская область) по научному проекту: «Научно-обоснованная система мониторинга потоков парниковых газов при различных технологиях введения в оборот залежных земель», Соглашение № 22-17-20049.

Благодарности

Не указаны

Конфликт интересов

Не указаны

Список литературы

Комарова Т.В. Экологическая оценка сукцессионной динамики почвенных запасов углерода и потоков СО₂ в столетнем ряду зарастания залежи Центрально-Лесного заповедника / Т.В. Комарова, И.И. Васенев, Д.Р. Алилов [и др.] // АгроЭкоИнфо. — 2018. — № 3(33). — С. 30.
Бузылёв А.В. Пространственно-временное распределение влажности и динамики эмиссии парниковых газов из верхних почвенных горизонтов в пойменных залежных землях Башмаковского района Пензенской области / А.В. Бузылёв, М.В. Тихонова, А.И. Руденский // АгроЭкоИнфо. — 2022. — № 6(54). — С. 1–11. DOI: 10.51419/202126643.
Bhoobun R. Analysis of Carbon Dioxide Emission from Lawn Ecosystem with Contrasting Soil Profiles / B.R. Bhoobun, V.I. Vasenev, R.A. Hajiaghayeva // RUDN Journal of Agronomy and Animal Industries. — 2016. — No. 4. — P. 10–17. DOI: 10.22363/2312-797X-2016-4-10-17.
Mosquera J. Precise Soil Management as a Tool to Reduce CH₄ and N₂O Emissions from Agricultural Soils / J. Mosquera, J.M. G. Hoi, C. Rappoldt. — Wageningen, 2007. — 42 p.
Сахабиев И.А. Оценка эмиссии углекислого газа при минерализации органического вещества различных агрегатных фракций залежных почв / И.А. Сахабиев, К.Г. Гиниятуллин, Е.В. Смирнова // GREG 2022: Эмиссия парниковых газов сегодня и в геологическом прошлом: источники, влияние на климат и окружающую среду : сборник тезисов междунар. науч.-исслед. конф. — Казань : Казан. фед. ун-т, 2022. — С. 40.
Иванов А.Л. Методологические подходы формирования единой Национальной системы мониторинга и учета баланса углерода и выбросов парниковых газов на землях сельскохозяйственного фонда Российской Федерации / А.Л. Иванов, И.Ю. Савин, В.С. Столбовой [и др.] // Бюллетень Почвенного института имени В. В. Докучаева. — 2021. — Вып. 108. — С. 175–218. DOI: 10.19047/0136-1694-2021-108-175-218.
Bobrenko I. CO₂ at introduction of fallow into circulation on gray forest soil / I. Bobrenko, N. Goman, O. Drofa [et al.] // BIO Web Conf. — 2024. — No. 130. — P. 02002. DOI: 10.1051/bioconf/202413002002.
Азаренко Ю.А. Агроэкологическое состояние постагрогенных и введенных в пашню серых лесных почв Омского Прииртышья / Ю. А. Азаренко, С. Е. Зиненко // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. — 2024. — № 4. — С. 25–32.
Azarenko Y. Assessment of fallow grey forest soils fertility in sub-taiga zone of Omsk Priirtyshye / Y. Azarenko, Z. Alekseeva, S. Zinenko // E3S Web of Conferences. — 2023. — No. 462. — P. 03042.
Бобренко И.А. Мониторинг потоков диоксида углерода на разновозрастных залежах в различных природно-климатических зонах юга Западной Сибири / И.А. Бобренко, Н.В. Гоман, О.В. Дрофа [и др.] // Экобиотех. — 2024. — Т. 7. — № 2. — С. 129–140.
Азаренко Ю.А. Плодородие пахотных и залежных лугово-черноземных почв агроландшафтов южной лесостепи Омского Прииртышья / Ю. А. Азаренко, М. В. Бефус // Вестник Омского государственного аграрного университета. — 2024. — № 1(53). — С. 5–15.
Azarenko Y. Saline fertility of fallow land massifs in the steppe zone of the Omsk Priirtyshye region / Y. Azarenko // E3S Web of Conferences. — 2023. — No. 462. — P. 02037.

Рецензия

Все статьи проходят рецензирование. Но рецензент или автор статьи предпочли не публиковать рецензию к этой статье в открытом доступе. Рецензия может быть предоставлена компетентным органам по запросу.