CC BY
4022 Земледелие
УДК 631.433
ЭМИССИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В АГРОЦЕНОЗАХ КАРТОФЕЛЯ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ
С.М. Лукин, доктор с.-х. н — Всероссийский НИИ органических удобрений и торфа
E-mail: [email protected]
На дерново-подзолистой супесчаной почве Владимирской области определены эмиссионные потери углерода в агро-ценозах картофеля. Установлено, что при использовании органической системы удобрения эмиссия C-CO2 достигала 3019 кг/га, что в 1,2 и 1,3 раза было выше, по сравнению с органоминеральной и минеральной системами удобрения. За счет дыхания корневых систем картофеля продуцировалось от 29 до 75% CO2 от общего количества выделившегося углекислого газа. Следовательно, агроценоз существенно влияет на крговорот и баланс углерода.
Ключевые слова: дерново-подзолистые почвы, агроценозы картофеля, эмиссия углекислого газа, баланс углерода в агроценозах.
Дерново-подзолистые почвы легкого гранулометрического состава широко распространены в Нечерноземной зоне, занимая около 25 % территории [1]. В структуре пахотных угодий их доля составляет 18%, или 5,4 млн. га, в том числе в Центральном районе Нечерноземной зоны около 3 млн. га. Вследствие низкой емкости поглощения и буферности эти почвы наименее устойчивы к антропогенному воздействию. Учитывая огромную роль органического вещества в формировании свойств легких дерново-подзолистых почв, оптимизация режима органического вещества в них имеет важное значение для сохранения их плодородия.
Определение баланса органического вещества - один из методов оценки гумусного состояния почв. Однако баланс углерода в почвах неразрывно связан с балансом углерода в экосистеме, поэтому проведение этих исследований представляет интерес не только для оценки направленности изменения плодородия почв, но и с точки зрения изучения глобальных циклов углерода в биосфере, в особенности с ростом концентраций парниковых газов в атмосфере [2-6].
Существенный вклад в баланс углерода, особенно в районах с развитым животноводством, вносит использова-
ние органических удобрений, являющихся основным звеном в круговороте углерода в агроэкосистемах [7,8].
Оценка эмиссии СО2 из почв имеет важное значение для характеристики циклов углерода в биосфере. Информация об интенсивности выделения СО2 необходима для выбора стратегии развития сельского хозяйства, экологической направленности, разработки оптимальных систем обработки почв, применения удобрений и построения рациональных севооборотов, всего комплекса агротехнических мероприятий, способствующих уменьшению выделения парниковых газов из почв сельскохозяйственного использования без снижения урожайности культур.
Цель исследований - оценка эмиссии углекислого газа в агроценозах картофеля на дерново-подзолистой супесчаной почве в зависимости от использования различных видов и систем удобрения.
Изучение эмиссионных потерь и баланса органического углерода в агроценозах картофеля проводили в 2004 - 2014 гг. в длительном стационарном опыте ФГБНУ ВНИИОУ. Почва - дерново-подзолистая супесчаная, глееватая, подстилаемая с глубины 4060 см моренным суглинком.
Определение эмиссионных потерь углерода проводили по методу
1. Соотношение размеров эмиссии и стока углерода в агроценозах картофеля при использовании различных систем удобрения, кг С/га в год
Вариант Урожайность, ц/га Эмиссия С-С02 за вегетационный период Асспмпляцця C-COi Баланс
в урожае б ботве II корнях всего
Без удобрений {контроль! 53 1362 612 358 970 -392
Навоз 20 т/га 90 2471 947 486 1433 -1038
Навоз 10 т/га + М50Р25К60 200 1821 2031 1080 3111 + 1290
№00Р50К60 218 144S 2249 1177 3426 + 1978
Чистый пар - 902 - - - -902
И.Н.Шаркова [9]. Для этого на выделенных площадках устанавливали дюралюминивые сосуды - изоляты диаметром 80 мм и высотой 120 мм, в которые помещали стеклянные бюксы диаметром 40 мм с 10 мл 0,1 н №ОН. Время экспозиции - 24 часа. По окончании экспозиции щелочь оттитровы-вали кислотой, по разности показателей титрования опытной и холостой проб рассчитывали количество поглощенного СО2. Периодичность отбора проб в течение первых после закладки 10 дней - 1 раз в 2 дня, в дальнейшем -1 раз в 10 дней. Для разделения корневого и гетеротрофного дыхания отбор проб проводили также на площадках без растений. Экспериментально было установлено, что доля дыхания корней составляет 26-67 % от суммарного. Это приблизительно соответствует имеющимся в литературе данным по вкладу корней в суммарную эмиссию СО2 из почв [4,5].
Отбор проб осуществляли в 5 вариантах опыта: чистый пар; контроль без удобрений; навоз 20 т/га; навоз 10 т/га + N50Р25К60; N100Р50К120. Дозы удобрений приведены в расчете на 1 год.
Результаты. Наблюдения за динамикой выделения углекислого газа в агроценозах картофеля в восьмой ротации севооборота показали, что вследствие переувлажнения почвы в начале вегетации разложение органических удобрений происходило очень медленно. Интенсивное разложение навоза началось в 1-2 декадах июля и продолжалось до конца августа. В сентябре интенсивность дыхания почвы резко снизилась. При этом в вариантах с внесением навоза, особенно при использовании его в повышенной дозе, наблюдались значительные потери углерода до середины ноября, в то время как в контроле дыхание почвы
№ 3-4 (73-74) 2015
$лаЭимгрскш ЗемдеШецТ)
Земледелие 23
2. Баланс углерода в агроценозах картофеля, кг С/га в год
Чистая ЧПП за Интенсивность Посту- Ба-
ттер?,in выче- дыхания пление ланс в
Вариант ная том в том числе угле- почве
продук ция (ЧПП) отчуждения всего корней гетеротрофное рода с удобрениями
Без удобрений 970 358 1362 460 902 -1004
Навоз 20 т/га 1433 486 2471 624 1847 8000 +6015
Навоз 10 т/га + 3111 1080 1821 897 924 4000 +3259
N50P25K60
N100P50K12Q 3426 1177 1448 977 470 - -271
Чистый пар - - 902 - 902 - -902
3. Выделение углекислого газа в агроценозах картофеля, C-CO2 кг/га
Итого
Вариант Мал Нюнь Июль Август Сентябрь май -сентябрь
С растениями
Контроль 530 594 319 181 129 1753
Навоз 20 т/та 860 1055 644 362 98 3019
Навоз 10 т/га + 750 907 482 296 102 2537
N50P25K60
N100P50K120 780 870 462 242 26 2380
Без растений
Контроль 186 157 171 131 30 675
Навоз 20 т/та 546 720 587 325 82 2260
Навоз 10 т/га + 460 570 359 143 93 1625
N50P25K60
N100P50K120 102 186 248 147 И 694
в осенний период было минимальным.
Определение баланса углерода в агроценозах картофеля показало, что в варианте без удобрений он был отрицательным. Это объясняется низкой урожайностью картофеля, а также интенсивным рыхлением почвы на протяжении вегетации. При использовании органической системы удобрения из-за низкой урожайности количество ассимилированного в урожае углерода не компенсировало его выделение из почвы, поэтому дефицит углерода возрос. Применение минеральных удобрений приводило к резкому росту урожайности и увеличению стока углерода в агросистеме (табл. 1).
При использовании минеральных удобрений величина гетеротрофного дыхания почвы была существенно ниже, по сравнению с органической системой удобрения (табл.2).
Сходные данные были получены в десятой ротации севооборота. Эмиссия углекислого газа была наиболее высокой в вариантах с органической системой удобрения - 3019 кг/га, что в 1,2 и 1,3 раза выше, по сравнению с органо-минеральной и минеральной системами. За счет дыхания корневых систем картофеля продуцировалось от 29 до 75% С02 от общего количества выделившегося углекислого газа (табл.3).
Таким образом, исследования показали, что агроценозы оказывают существенное влияние на круговорот и баланс углерода. Применение органических удобрений увеличивает выделение СО2 в атмосферу, минеральные удобрения, наоборот, способствуют увеличению стока углерода, вследствие роста продуктивности культуры и закреплению его в виде чистой первичной продукции. Оптимальным является сочетание органических и минеральных удобрений, позволяющих повысить продуктивность культур и уменьшить эмиссионные потери углерода.
Литература
1. Зайдельман Ф.Р. Гидрологический режим почв Нечерноземной зоны- Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -329с.
2. Кудеяров В.Н. Азотно-углеродный баланс в почве //Почвоведение, 1999, № 1, с. 73-82.
3. Кудеяров В.Н. Современное состояние углеродного баланса и предельная способность почв к поглощению углерода на территории России // Почвоведение, 2015, № 9, с. 1049-1060.
4. Курганова И.Н., Кудеяров В.Н. Оценка потоков диоксида углерода из почв таежной зоны России // Почвоведение, 1998, № 9, с. 1058-1070.
5. Ларионова А.А., Евдокимов И.В., Курганова И.Н., Сапронов Д.В., Кузнецова Л.Г., Лопес де Гереню В.О. Дыхание корней и его вклад в эмиссию СО2 из почвы // Почвоведение, 2003, № 3, с. 189-194.
6. Ананьева Н.Д., Стольникова Е.В., Иващенко К.В., Васенев В.И. Микробный почвенный компонент, его структура и продуцирование парниковых газов почвами // Агроэкология, 2014, № 1 - с. 19-27
7. Körschens M., Schulz E. Die organische Bodensubstanz: Dynamik
- Reproduktion - ökonomisch und ökologischbegründeteRichtwerte // UFZ Leipzig - Halle, Sektion Bodenforschung.
- 74 s.
8. Тарасов С.И. Особенности применения бесподстилочного навоза // Агрохимический вестник, 2013, № 4 -с. 32-34
9. Шарков И.Н. Метод оценки потребности в органических удобрениях для создания бездефицитного баланса углерода в почве пара // Агрохимия, 1986, № 2, с. 109-118.
S.M.Lukin
CARBON DIOXIDE EMISSION IN POTATO AGROCENOSES ON SOD-PODZOLIC SANDY LOAM SOIL
There are determined carbon emission loses in potato agrocenoses on sod-podzolic sandy loam soils of Vladimir region. It is determined that application of organic fertilizers system helped increase C-CO2 emission to 3019 kg / ha, which was 1.2 and 1.3 times higher to the organic-mineral and mineral fertilizers systems. Consequently, agrosenosis affects carbon rotation and balance dramatically.
Keywords: sod-podsolic soils, potato agrocenoses, carbon dioxide emission, carbon balance in the agrocenoses.
ВлаЭимгрскт Земледелец*
№ 3-4 (73-74) 2015
