Запасы углерода в агропочве после внесения биокомпоста

Почва является основным резервуаром углерода суши, большая часть которого содержится в почвенном органическом веществе. Количество органического углерода почвы определяет ее плодородие и многие почвенные процессы. В последнее время углеродному циклу почв уделяется большое внимание в контексте климатической повестки. Это связано с тем, что почва способна не только сохранять и накапливать углерод, но и терять его в виде СО₂ (парниковый газ) в результате разложения органического вещества.

В преобразованных человеком почвах баланс углерода в основном нарушается. В этом отношении агропочвы являются наиболее уязвимыми, поскольку в процессе традиционной обработки (например, вспашка) они теряют органический углерод и, как следствие, истощаются. Сотрудниками Почвенного института им. В. В. Докучаева подсчитано, что за всю историю землепользования пахотные почвы России потеряли около 2.6 млрд. тонн углерода из верхнего 30-ти сантиметрового слоя. Возврат углерода в почву пашен может быть обеспечен внесением биокомпостов. Следовательно, производство биокомпостов может служить не только для утилизации органических отходов, но и быть полезным в сельском хозяйстве. Вместе с тем важна разработка оптимальной технологии применения биокомпостов с учетом их свойств и влияния на почвенный углеродный цикл.

На сегодня актуальной задачей является выявление оптимальной дозы изготовленных биокомпостов, что, с одной стороны, позволит увеличить урожайность сельскохозяйственной продукции, с другой – приведет к накоплению углерода без рисков избыточной эмиссии СО2 из почв.

В настоящее время в лаборатории карбомониторинга наземных экосистем ИФХиБПП РАН проводится полевой эксперимент по оценке показателей углеродного цикла при внесении в агропочву различных доз биокомпоста. Биокомпост для эксперимента был получен методом компостирования в климатической камере (патент RU2751178C1), в качестве его компонентов использовали смесь отходов овощей и фруктов с добавлением высушенной древесной щепы в соотношении 1:5. Древесная щепа в составе материала увеличивает пористость, обеспечивая хорошую аэрацию для работы почвенных микроорганизмов.

Полученный биокомпост был однократно внесен в агропочву в дозах 30 и 70 т/га под различные овощные культуры на опытном стационаре ФГБНУ ВНИИФ (Рис. 1A-B). Контролем служила агропочва без внесения биокомпоста. Спустя 5 месяцев после начала эксперимента были отобраны почвенные образцы из слоев 0-10 и 10-30 см согласно схеме на Рис.1С. Образцы были доставлены в лабораторию для анализа содержания в них углерода и скорости разложения органического вещества почвенными микроорганизмами (скорость продукции СО2). Запасы углерода были рассчитаны в верхнем 30-ти сантиметровом слое почвы. Дополнительно оценена урожайность сельскохозяйственных культур.

Предварительные результаты эксперимента указывают на увеличение запасов углерода в агропочве с биокомпостом относительно контроля. Наиболее заметное изменение характерно для вариантов с его высокой дозой (70 т/га). Спустя 5 месяцев после внесения биокомпоста в дозах 30 и 70 т га-1, увеличение запаса С в слое почвы 0-30 см составило в среднем 1.2±0.9 и 1.7±0.8 кг С/м2, что не отличалось значимо от количества углерода, внесенного с биокомпостом (0.6 и 1.4 кг С/м2). Внесение биокомпоста не привело к повышению удельной скорости разложения почвенного органического вещества, рассчитанной на единицу углерода. Следовательно, есть основание полагать, что в краткосрочной перспективе после однократного внесения биокомпоста в агропочву в дозах 30 и 70 т/га происходит увеличение запасов углерода без его существенных потерь в виде СО2. Вместе с тем в вариантах с высокой дозой внесения биокомпоста было отмечено увеличение урожайности (на 7-33%) для большинства изученных овощных культур.

В научной литературе отмечают, что биокомпост, наряду с другими органическими удобрениями, улучшает плодородие почвы. Однако, по сравнению с навозом, применение биокомпоста, изготовленного из пищевых отходов, эффективнее в накоплении почвенного углерода за счет большей доли стабильных к микробному разложению органических соединений. К тому же, древесная щепа в составе биокомпоста может значительно повысить его устойчивость к микробному разложению, что вносит определённый вклад в стабилизацию почвенного углерода.

В статье изложены промежуточные результаты работы – мониторинг показателей углеродного цикла на экспериментальных площадках продолжается. В ближайшее время планируется анализ динамики почвенной эмиссии СО2 из почвы, измеренной в полевых условиях в течение вегетационного периода.

Рис. 1. Опытные участки агродерново-подзолистой почвы под капустой (A), кабачками (B) и схема эксперимента (C) с внесением двух доз биокомпоста (30 и 70 т/га) и контролем. Точки отбора образцов на схеме обозначены красным.

Статью подготовила Иващенко К.В., кандидат биологических наук, зав. лабораторией карбомониторинга наземных экосистем ИФХиБПП РАН на основании материала научной статьи: Соколов Д.А., Хорошаев Д.А., Маханцева В.А., Ананьева Н.Д., Азарова А.Б., Демин Д.В., Романова А.И., Иващенко К.В. Показатели углеродного цикла в агродерново-подзолистой почве после внесения биокомпоста: краткосрочный полевой эксперимент // Агрофизика. 2023. № 4. С. 40-49. (https://doi.org/10.25695/AGRPH.2023.04.06).