Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на баланс органического углерода в посевах яровой пшеницы в условиях лесостепной зоны Зауралья

Мировое сообщество в настоящее время решает несколько взаимосвязанных проблем глобального изменения климата и продовольственной безопасности. Основополагающим в решении этих проблем является углерод, входящий в состав наиболее активных парниковых газов, а также гумусовых веществ, которые являются основой плодородия пашни. Для выполнения принятой концепции «4 промилле» необходимо найти решения для увеличения поглощения органического углерода пахотными почвами и подобрать оптимальные элементы системы земледелия для конкретных почвенно-климатических условий. Цель исследования – изучить влияние возрастающих доз минеральных удобрений на баланс органического углерода в посевах яровой пшеницы 2023 г. в условиях Тюменской области (лесостепная зона Зауралья). Схема опыта: контроль (естественный уровень питания) и варианты с дозами NP-удобрений, рассчитанных на планируемую урожайность: 3,0 т/га (N₉₅P₄₆); 4,0 т/га (N₁₅₃P₉₄); 5,0 т/га (N₂₁₁P₁₄₂) и 6,0 т/га (N₂₇₀P₁₉₀). Измерение эмиссии диоксида углерода проводили камерным методом с помощью инфракрасного газоанализатора AZ77535. Перед уборкой отбирали снопы для определения выхода соломы в 4-кратном повторении с 1 м² , после уборки – почву для определения количества корневых и пожнивных остатков (КПО) по методу Н. З. Станкова. В дальнейшем в растительных остатках определяли содержание органического углерода (С_орг) по ГОСТ 27980. За вегетацию в посевах яровой пшеницы без использования удобрений эмиссия углерода составила около 2400 кг/га. Внесение минеральных удобрений увеличивало продуцирование диоксида углерода на 28–73% относительно контроля. Отмечено, что каждые 10 кг/гад. в. минеральных удобрений повышали эмиссию углерода на 40,6 кг/га в пересчете на чистый углерод. Удобрения в дозах N_95-153P_46-94 не оказали влияния на содержание С_орг в соломе яровой пшеницы. Использование более высоких доз минеральных удобрений привело к снижению этого показателя на 0,8 %. Не отмечено достоверного влияния минеральных удобрений на содержание Сорг в КПО, значения которого варьировали от 41,3 до 42,0 % сухого вещества. Возврат органического углерода в почву с растительными остатками в контроле достиг 2,2 т/га, на удобренных вариантах данный показатель повысился до 2,8–3,8 т/га. При отказе от применения удобрений в почве наблюдается отрицательный баланс углерода – потери С_орг за год исследования составили 196 кг/га. Внесение удобрений в дозах от N₉₅P₄₆ до N₁₅₃P₉₄ обеспечило прирост С_орг в почве в размере 93–96 кг/га за период исследования. Внесение удобрений в дозах свыше N₂₁₁P₁₄₂ привело к отрицательному балансу С_орг в почве – потери достигали 188–350 кг/га.

1. Национальный доклад «Глобальный климат и почвенный покров России: проявления засухи, меры предупреждения, борьбы, ликвидация последствий и адаптационные мероприятия (сельское и лесное хозяйство)». Под ред. Р. С. Х. Эдельгериева. М.: ООО «Изд-во МБА», 2021. 700 с. DOI: https://doi.org/10.52479/978-5-6045103-9-1 EDN: MFABZG

2. Огнивцев С. Б. Использование агроэкспертных систем для оценки выбросов парниковых газов при возделывании сельскохозяйственных культур. Экономика, труд, управление в сельском хозяйстве. 2023;(10(104)):123–130. DOI: https://doi.org/10.33938/2310-123 EDN: EVASBS

3. Суховеева О. Э. Приложение модели DNDC к оценке параметров углеродного и азотного обмена в пахотных почвах Нечерноземья. Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2018;(2):74–85. DOI: https://doi.org/10.7868/S2587556618020073 EDN: LBLCHR

4. Помазкина Л. В., Соколова Л. Г., Звягинцева Е. Н., Семенова Ю. В., Кириллова Н. Н. Трансформация и баланс углерода в агроэкосистемах интенсивного севооборота на агросерых почвах лесостепи Прибайкалья. Агрохимия. 2013;(4):3–10. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=18970396 EDN: PZDJED

5. Анфиногентова А. А., Дудин М. Н., Лясников Н. В., Проценко О. Д. Методика оценки качества деятельности предприятий АПК на основе экологически ответственного подхода. Экономика региона. 2017;13(2):579–590. DOI: https://doi.org/10.17059/2017-2-22 EDN: YSPBDX

6. Сафин Р. И., Валиев А. Р., Колесар В. А. Современное состояние и перспективы развития углеродного земледелия в Республике Татарстан. Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021;16(3(63)):7–13. DOI: https://doi.org/10.12737/2073-0462-2021-7-13 EDN: ZVZFMX

7. Иванов А. Л., Столбовой В. С. Инициатива "4 промилле" - новый глобальный вызов для почв России. Бюллетень Почвенного института им. В. В. Докучаева. 2019;(98):185–202. DOI: https://doi.org/10.19047/0136-1694-2019-98-185-202 EDN: GGDDKL

8. Столбовой В. С. Регенеративное земледелие и смягчение изменений климата. Достижения науки и техники АПК. 2020;34(7):19–26. DOI: https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-10703 EDN: HOCVJH

9. Когут Б. М., Семенов В. М., Артемьева З. С., Данченко Н. Н. Дегумусирование и почвенная секвестрация углерода. Агрохимия. 2021;(5):3–13. DOI: https://doi.org/10.31857/S0002188121050070 EDN: SQOUYM

10. Шулико Н. Н., Тимохин А. Ю., Хамова О. Ф., Бойко В. С., Тукмачева Е. В., Корчагина И. А., Вейнбендер А. А. Биологические и агрохимические свойства лугово-черноземной почвы Омского Прииртышья в связи с продуктивностью кормовых культур при применении минеральных удобрений. Сельскохозяйственная биология. 2024;59(1):156–173. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2024.1.156rus EDN: CTISQB

11. Кудрявцев А. Е., Ваганов Е. С., Канунников С. В., Локтионов В. А. Факторы, определяющие секвестрацию, депонирование, эмиссию углекислого газа в агроценозах. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2024;(1(231)):37–44. DOI: https://doi.org/10.53083/1996-4277-2024-231-1-37-44 EDN: VYGPEW

12. Демин Е. А., Миллер С. С., Ахтямова А. А. Влияние минеральных удобрений и температуры почвы на эмиссию углекислого газа в посевах яровой пшеницы в условиях лесостепной зоны Зауралья. Земледелие. 2024;(1):17–22. DOI: https://doi.org/10.24412/0044-3913-2024-1-17-22 EDN: GIWLSZ

13. Демин Е. А. Влияние минеральных удобрений на поступление органического углерода в почву с растительными остатками в посевах яровой пшеницы. Journal of Agriculture and Environment. 2023;(11(39)):11. DOI: https://doi.org/10.23649/JAE.2023.39.18 EDN: KJHVDE

14. Чернов Т. И., Семенов М. В. Управление почвенными микробными сообществами: возможности и перспективы (обзор). Почвоведение. 2021;(12):1506–1522. DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X21120029 EDN: QFVIQH

15. Ахтямова А. А., Еремин Д. И. Деструкция растительных остатков на чернозёме выщелоченном. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018;(4(72)):30–33. Режим доступа: https://elibrary.ru/xykudr EDN: XYKUDR

16. Сычев В. Г., Налиухин А. Н. Изучение потоков углерода и азота в длительных полевых опытах геосети с целью снижения выбросов парниковых газов и повышения депонирования диоксида углерода агроценозами. Плодородие. 2021;(6(123)):38–41. DOI: https://doi.org/10.25680/S19948603.2021.123.10 EDN: MALLBW

17. Абрамов Н. В. Производительность агроэкосистем и состояние плодородия почв в условиях Западной Сибири. Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2013. 254 с.

18. Еремин Д. И. Гумусное состояние чернозема выщелоченного при длительном использовании минеральной системы удобрений под зерновые культуры в Северном Зауралье. Аграрный вестник Урала. 2010; (8(74)):35–37. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=15237358 EDN: MVLKSH

19. Demin E. A. Intake and fixation of organic carbon in grain agrophytocenosis of Western Siberia. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022; 1043(1):012027. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1043/1/012027