Способ увеличения секвестрования С-СОв почвах ирригационных ландшафтов Российский патент 2023 года по МПК A01B79/02 

Известен способ секвестрования (абсорбирования) С-CO₂ в почвах путем увеличения доли экосистемной (не отчуждаемой из почвы) продукции, применяя орошение, минеральные удобрения и навоз, более совершенные технологических приемы (системы обработки почвы, севообороты, сроки, нормы, способы посева и ухода за посевами агроценозов) [1, 2]. При этом одновременно с основной продукцией повышается урожайность побочной продукции: соломы, листостебельной массы, пожнивных и корневых остатков, не отчуждаемых из почвы и пополняющих запасы экосистемной продукции. Недостатком способа является малая доля экосистемной продукции в биомассе чистой первичной продукции, которая составляет 15-25% суммарного урожая фитомассы.

Известен способ секвестрования С-СО₂ и увеличения доли NЕP и NPP путем запашки всего урожая фитомассы на зеленое удобрение [2, 3]. При этом NЕP соответствует NPP, существенно увеличивается поступление питательных элементов в почву. Недостатком способа является то, что с этого поля в течение целого года в хозяйство не поступает аграрная продукция, что приводит к снижению экономической эффективности производства. Кроме того, способ невозможно применить на значительных площадях, учитывая недостаточную финансовую и материально-техническую обеспеченность аграрного производства.

Известен способ секвестрования С-СО₂ и увеличения доли NЕP в NPP путем посева промежуточных культур на зеленое удобрение пожнивно или в промежуточных посевах [3, 4]. Недостатком способа является необходимость проведения затрат па приобретение семян, на подготовку почвы, посев и уход за посевами

Известен способ секвестрования С-СО₂ и увеличения доли NEP в NPP в полупаровый период (прототип), при котором создаются благоприятные условия увлажнения почвы для получения порядка 20 т/га зеленой массы с пожнивно-корневыми остатками естественного фитоценоза. Запашка ее в почву способствует улучшению водно-физических и агрохимических свойств почвы и повышению урожайности зерна последующей культуры (озимой пшеницы), не производя никаких дополнительных затрат труда и средств, кроме как на уборку, перевозку и доработку на току дополнительного урожая [4, 5]. Недостатком способа является то, что в нем не рассматривается вопрос соотношения NEP к NPP и секвестрования С-СО₂.

Целью изобретения является разработка способа увеличения доли NEP к NPP и секвестрования С-СО₂ в почве за счет стимулирования формирования высокопродуктивного пожнивного естественного фитоценоза в период между уборкой и повторным посевом озимой пшеницы и использования полученной массы на зеленое удобрение, которое целиком является экосистемной.

Поставленная цель достигается путем оптимизации наиболее важного фактора функционирования сорно-полевой растительности (естественного фитоценоза) в пожнивной период - влажности почвы. Для этого после уборки урожая зерновых культур проводятся только один полив, нормой 1000 м ³_/га. Это позволяет получить 7,0 т/га чистой первичной продукции (NPP) и увеличить выход этой продукции с 1 га на 76,0% (табл. 1).

I

Чистая первичная продукция фотосинтеза (NPP) в тоже время является и экосистемной (NEP), поскольку целиком возвращалась в почву и вовлекается в биогеохимический круговорот веществ. Поэтому в звене «ПЕФ на зеленое удобрение + озимая пшеница» производится столько же зерна, сколько в контроле (без ПЕФ), но во всех остальных блоках воздушно-сухой массы растительного вещества увеличивается; производство ПЕФ и соломы озимой пшеницы (в сумме) - в 2,2 раза, пожнивных остатков - в 1,85, корневых остатков - в 1,41, всего NPP - в 1,65. NEP - в 2,49 раза (табл. 2)

Озимая пшеница накапливает в 1,5 раза меньше экосисемной продукции (в абсолютно-сухой массе), чем ПЕФ. В звене севооборота «ПЕФ + озимая пшеница», где ПЕФ фитомасса запахивалась на зеленое удобрение, производство экосистемной продукции увеличилось в 2,5 раза по сравнению с контролем.

Но не вся чистая первичная продукция формирует зaпacы органического углерода в почве. Часть ее расходуется на микробное (гетеротрофное) дыхание (R_h). Величина последней определяется по формуле [2].

В аграрном производстве, где побочная продукция целиком или частично отчуждается из почвы на хозяйственные нужды, отношение ∑R_h ∑NPP составляет 0.6. то есть, чтобы определить гетеротрофное дыхание почвы чистую первичную продукцию следует умножить на 0,6, а полученную цифру использовать для расчета баланса углерода в ней [1]. По отношению к ПЕФ этот коэффициент мы не применили, поскольку вся эта продукция поступала в почву, ничего не отчуждая за переделы поля. Расходная часть баланса (11) состоит из основной и побочной продукции, выраженной в углероде, плюс величина гетеротрофного дыхания (Rh). А доля углерода в NPP равна 0,45% [2]. Баланс углерода в почвах определяли по формуле [2]:

Приведенные в таблице 3 данные показывают, что ПЕФ играет важную роль в пополнении почвенных запасов С-СO₂, поскольку за счет запашки ее зеленой массы в почву поступает дополнительно 2,26 ц/га углерода, а в целом по звену «НЕФ на зеленое удобрение + озимая пшеница» увеличивается по сравнению с контролем на 52,2% (табл. 3).

Судя по балансу углерода данным, после озимой пшеницы в почве складывается положительный баланс его из-за относительно высоких показателей NFP и низких значений Rh и Н. Но в звене севооборота «ПЕФ на удобрение + озимая пшеница» баланс С-СО₂ увеличивается почти в 2,7 раза исключительно за счет поступления в почву большего количества растительной массы ПЕФ.

Использованная литература

1. Пенчуков В.М. Биологизированные севообороты эффективный путь сохранения плодородия почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур / В.М. Пенчуков, В.М. Передериева, О.И. Власова // Вестник АПК Ставрополья. 2012. - №4. - С. 114-117.

2. Кудеяров И.В. Почвенно-биогеохимические аспекты состояния земледелия в Российской Федерации П.В. Кудеяров // Почвоведение, - №1. - 2019. - C. 109-121.

3. Лошаков B.Г. Зеленое удобрение как фактор повышения плодородия почвы, биологизации и экологизации земледелия / В.Г. Лошаков // Плодородие. - 2018. - №2 (101). - С. 26-20.

4. Гасанов Г.И., Арсланов М.А. Сорняку в агроценозах можно найти разумное применение // Аграрная Россия. - 2016. - №11, - С. 18-22.

5. Способ содержания почвы в полупаровый период. Патент на изобретение №2671529. Опубл. 01.11.2018. Бюл. №31.

Способ увеличения секвестрования С-СО₂ в почвах ирригационных ландшафтов заключается в том, что увеличивают чистую первичную продукцию фотосинтеза на 185,0%, экосистемную продукцию на 238,3% без существенного увеличения гетеротрофного дыхания и потерь углерода из основной и побочной продукции. Для этого во второй половине лета после уборки урожая озимых зерновых культур производят один полив нормой 1000 м³/га, осуществляют формирование пожнивного естественного фитоценоза и используют полученную зеленую массу, которая целиком является экосистемной продукцией, на удобрение. Техническим результатом является увеличение секвестрования С-СО₂ в почве за счет стимулирования формирования пожнивного естественного фитоценоза в период между уборкой и повторным посевом озимой пшеницы и использования полученной зеленой массы на удобрение. 3 табл.

Способ увеличения секвестрования С-СО₂ в почвах ирригационных ландшафтов, заключающийся в том, что увеличивают чистую первичную продукцию фотосинтеза на 185,0%, экосистемную продукцию на 238,3% без существенного увеличения гетеротрофного дыхания и потерь углерода из основной и побочной продукции, для чего во второй половине лета после уборки урожая озимых зерновых культур производят один полив нормой 1000 м³/га, осуществляют формирование пожнивного естественного фитоценоза и используют полученную зеленую массу, которая целиком является экосистемной продукцией, на удобрение.