ОЦЕНКА ГАЗООБРАЗНЫХ ПОТЕРЬ УГЛЕРОДА ИЗ ПОЧВ АГРОЭКОСИСТЕМ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ И.Н. Курганова, В.О. Лопес де Гереню, Т.Н. Мякшина, Д.В. Сапронов, В.Н. Кудеяров Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Баланс углерода в почвах определяется соотношением между количеством углерода, поступающим с растительными остатками, и потерями углерода в виде СО 2, вызванными минерализацией органического вещества (Орлов, 1985). Диоксид углерода атмосферы примерно на 90% имеет почвенное происхождение (Кудеяров и др., 1996). Углекислый газ, выделяющийся из почв при разложении органических веществ, поступает в атмосферу, влияя тем самым на глобальный баланс СО 2. Интенсивность газообразных потерь углерода из почв сельскохозяйственных ландшафтов обусловлена с одной стороны особенностями агротехники, а с другой - природными экологическими факторами, основными из которых являются температура и влажность почв. "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Основные цели исследования: Оценка годовых и сезонных потерь углерода ( в форме СО 2 ) из пахотной серой лесной почвы и их межгодовой вариабельности; Анализ влияния температуры и влажности почв на интенсивность выделения СО 2 ; Получение суммарных оценок чистого почвенного потока диоксида углерода из почв Российской Федерации. "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Часть 1: Многолетний мониторинг эмиссии СО 2 из почв агроэкосистем "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Объект исследования: Серая лесная почва (суглинистая, старопахотная) "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г. Агроценоз: неудобряемый вариант зерно-парового севооборота (Опытно- полевая станция ИФХиБПП РАН, Пущино, Московская область) С общ – 1,1-1,2% N общ - 0,09-0,08% рН Н2О - 6,0

- Стальные цилиндрические камеры 10 cм в диаметре и 10см высотой, врезаются в почву перед замером на глубину 3-5 cм; - Камеры устанавливаются между растениями; Методы Измерение интенсивности выделения СО 2 из почвы проводили в гг. камерным методом Теплый (бесснежный) период: май-октябрь - Общее время экспозиции – 45 мин, мин интервалы между отборами газовых проб; - 5 повторностей; -Параллельное определение температуры и влажности почвы (слой 0-5 cм). "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

- Стационарные стальные основания (32х32 cм) с водным затвором, заглубленные в почву на глубину 20 см и стальные короба (32х32х15 cм); - Использование при необходимости специальных секций, чтобы избежать нарушения снежного покрова; - Общее время экспозиции – 135 мин, 45 мин интервалы между отборами газовых проб; - 3 повторности; - Параллельное определение температуры и влажности почвы (слой 0-5 cм), высоты снежного покрова и глубины промерзания. Холодный (снежный) период: ноябрь-апрель : Методы "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Климатические условия периода исследований "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Интенсивность выделения СО 2 из почвы агро- ценоза и изменение ее температуры и влажности

Связь интенсивности выделения СО 2 с "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г. температурой почвы (весь период наблюдений) и ее влажностью (летний сезон)

ПериодПараметр 97/9898/9999/0000/01 01 / 02 02/ 03 03/04 04/05 05/ n Линейная R2R2 0,32ns0,510,45ns0,570,170,480,27 0,29 регрессия Коэф.4,8-5,03,0-4,11,43,65,93,5 Экспонен. R2R2 0,43ns0,690,55ns0,720,270,470,30 0,44 регрессия Q 10 2,73-4,222,46-4,351,852,261,872,62 Регрессионные и температурные коэффициенты Q 10 в зависимости от периода исследований "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г. Коэффициент межгодовой вариабельности для Q 10 – 37%

Влажность, % ППВ R2R2 Q 10 90%0.243,95 Темпер.ИВ СО2 Q 10 почвы, о С мг/м 2 час

Динамика среднемесячных потоков СО 2 из серой лесной почвы (агроценоз) в гг. "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Связь между величиной месячных потоков СО 2 (F СО2 ) из почв и среднемесячной температурой воздуха

"Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г. Годовые потоки С-СО 2 из пахотной почвы и сумма осадков за весенне-летний период Межгодовая вариабельность годовых потоков СО 2 – 38,8 %

"Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г. Вклад различных сезонов в годовой поток СО 2 из почвы агроценоза

Основные выводы (часть 1): Годовые потери углерода из пахотной серой лесной почвы (в форме СО 2 ) широко варьируют ( г С/м 2 год) в зависимости от климатических условий, в среднем составляя 360 г С/м 2 год. Вклад холодного периода в годовой поток СО 2 из почв может достигать существенных величин (48%) при среднем значении равном 22%. Температура почвы является основным предиктором для описания среднесуточной интенсивности выделения СО 2 из почв. Величина Q 10 зависит от температуры и условий увлажнения. Основным фактором, определяющим годовой поток СО 2 из пахотных почв в условиях умеренного климата, является количество осадков за весенне- летний период.

Часть 2: Оценка чистого почвенного потока диоксида углерода из почв агроэксистем Российской Федерации. "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Методология оценки включала: Создание и анализ базы данных «Дыхание почв Российской Федерации»; Разработка модели для расчета годовых потоков СО» из почв на основе летних потоков и среднегодовой температуры воздуха; Разделение общего потока СО 2 на микробную и корневую компоненту; Использование геоинформационного подхода для расчета потоков СО 2 из почв агроценозов в разных биоклиматических зонах; Корректировка полученных оценок с учетом изменения интенсивности выделения СО 2 из почв и структуры землепользования в гг. "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Биоклиматическая зона Средневзвешенное значение потока CO 2, г C·м -2 год -1 Площадь Млн га Почвенный поток CO 2, Tг C год -1 Доля зоны (%) от суммарного почвенного потока с/у РФ ОбщийМикробный Тундра ,72,70,4 Северная тайга ,32,30,3 Средняя тайга ,7 Южная тайга ,1 Леса умеренной зоны ,4 Степи ,0 Полупустыни ,1 Россия Суммарные значения почвенного потока СО 2 из почв агроландшафтов в различных биоклиматических зонах России (1990 г)

"Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г. В 1990 г. суммарный чисто почвенный (микробный) поток СО 2 из почв агроэкосистем составил 661 Тг C·год -1, или 23.8 % суммарного микробного дыхания почв всех наземных экосистем России. После 1990 г. произошло сокращение площадей обрабатываемых (сельскохозяйственных) угодий на: 34 млн га (1/3 часть) в гг. (Панкова, Новикова, 2000); 32 млн га (27%) в гг. (Иванлов, 2004); 29 млн га (1/4 часть) в гг. (Клюев, 2001); 21.6 млн га в гг. (Романовская, 2006); 14.3 млн га в (Государственный доклад о состоянии и использовании земель РФ в 2005 году); 9.3 млн га в гг. (FAO, 2005).

Изменение площадей различных категорий сельхозугодий в РФ в гг. "Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г.

Биоклиматическая зонаС/х угодьяЕстественные ценозы Тундры Северная тайга Средняя тайга Южная тайга Леса умеренного пояса Степи Полупустыни До 1990 года интенсивность выделения СО 2 из почв агроценозов была в 1,1-1,3 раза выше, чем из почв естественных экосистем. Сравнение ИВ СО2 из почв с/х угодий и естественных ценозов (до 1990 г.)

"Гуминовые вещества в биосфере», Москва, МГУ, декабря 2007 г. Сравнение ИВ СО2 из почв с/х угодий и естественных ценозов (после 1990 г.) В настоящее время интенсивность выделения СО 2 из почв агроценозов в 1,5-4,5 раза ниже, чем из почв естественных экосистем.

Основные выводы (часть 2): Суммарный поток СО 2 из почв агроэкосистем России 1990 год: 661 Тг C·год год: С поправкой на площадь с/х угодий: Тг C·год -1 С поправкой на изменение ИВ СО 2 : не более Тг C·год -1

Работа выполнялась при поддержке: РФФИ (проекты NN , ); Гранта Научная школа (НШ ); Программы Президиума РАН 16.

Спасибо за внимание!