Поглощение и выделение углерода

Эффективность разложения органического вещества увеличивается в том случае если в процессе обработки почвенного покрова происходит разрушение почвенных макроагрегатов и отмечается высвобождение скрытого в нем углерода, который затем становиться доступным для почвенных микроорганизмов. При использовании приема земледелия в виде вспашки увеличивается интенсивность поступления кислорода в почвенный покров, что так же влияет на увеличение скорости минерализации органического вещества.
При проведении исследований установлено, что в значительной мере на количество выделяемого и потребляемого углекислого газа напрямую зависит от интенсивности и варианта обработки почвы. В исследованиях на такой культуре как кукуруза были проведены исследования влияния такой обработки как стандартная, отвальная, усеченная или сокращенная, минимальная, а так же безотвальная. Отмечено что наибольшее количество углекислого газа было выделено при использовании стандартной отвальной обработки почвы – 0,82 т/га, наименьшее количество выделившегося углекислого газа отмечался в условиях использования минимальной обработки почвы – 0,49 т/га (12).
Установлено что замена способа обработки почвы с отвальной на неотвальную на протяжении примерно от 20 лет приводит к значительному увеличению запасов органического углерода на различных глубинах обработки почвенного покрова. Однако отмечается что основная тенденция в накоплении органического вещества в почвенном покрове может отмечаться и сохраняться в течение длительного промежутка времени лишь для слоя почвы 20-25 см (14).
На основании проведенных исследований ряд ученых высказывает предположение о том что наибольшей ценностью отличаются нижние слои почвенного покрова, именно здесь могут сохраняться, трансформироваться и накапливаться органические соединения и продукты его распада (17).
Исследованиями было установлено что проведение интенсивной обработки почвенного покрова оказывает значительное влияние на концентрацию углерода в почве на эффективной глубине 60 см следующих типах почв: глинистые, илистые и пылеватые при условии нахождения в тропических и субтропических климатических условиях, при этом более низкая эффективность отмечается у песчаных почв, при условии размещения в тех же условиях.
Процессы внесения минеральных и органических удобрений в почвенном покрове так же зависят от внесения удобрений при системе обработки почвы. Внесение в почвенный покров минеральных удобрений способствуют активизации деятельности микробиологических сообществ за счет внесения лимитирующих веществ, за счет, активизируя процессы микробного разложения органического углерода в почве. При этом необходимо учитывать и другую сторону процесса, при внесении минеральных и органических веществ в почву увеличивает интенсивность роста и развития растений, тем саамы увеличивается процесс образования корней и корневых выделений, увеличивается количество листового опада, тем саамы повышается уровень секвестрации углерода в почве. Внесение органических удобрений в виде помета или навоза приводит к кратковременному повышению содержания органического вещества в почве, однако необходимо учитывать, что в таких удобрениях углерод находиться в легкодоступной форме для микроорганизмов, поэтому быстро минерализуется и не накапливается в долгосрочном аспекте.
В случае попадания в почвенный покров так называемых легкодоступных форм углеродсодержащих или органических веществ и их соединений отмечает увеличение интенсивности и интенсификация процессов минерализации почвенной микрофлоры, что связано с повышением активности почвенных микроорганизмов. При этом данная тенденция сохраняется как в отношении органического вещества внесенного в почву так и в отношении органического вещества имеющегося в почвенном покрове.
В связи с этими факторами при внесении органического вещества в состав почвенного покрова не отмечается накопление углерода, наблюдается отрицательное воздействие
С целью понижения потерь углекислого газа и углеродсодержащих веществ в почвенном покрове возможно внедрение приемов направленных на снижение уровня почвенной обработки, снижение уровня выпаса на пастбищах и сельскохозяйственных территориях, создание правильных и рационально обоснованных севооборотов с внесением соответствующих систем удобрений (10,13,16).
По предварительным оценкам рациональное использование территорий в мировом масштабе с целью снижения потерь углекислого газа может достигать до 57 млн га (17,18,19).










ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время современные проблемы и альтернативные возможности использования новых и перспективных методов устранения излишних выделений углерода и парниковых газов могут способствовать раскрытию новых современных возможностей с целью сохранения экологической безопасности окружающей среды.
Рассматривается возможность перехода на альтернативные способы использования разнообразных биологических и природных ресурсов. Установлено что климат, растительное сообщество а так же почвенные условия влияют на интенсивность выделения и накопления углеродсодержащих веществ в природе. Так интенсификации процессов обработки почвенного покрова приводит к увеличению потерь угликислого газа, в связи с увеличением эффективности и процессов жизнедеятельности микроорганизмов в почве.
Состав растительного сообщества так же влияет на количество образующегося опада, при этом могут отмечаться значительные изменения в процессах потери и утилизации, а так же в процессах накопления углерода в почве.
На первом месте в настоящее время находится вопрос создания так называемых карбоновых полигонов , в условиях данных территориальных сообществ возможно проведение контроля потерь парниковых газов, варианты его снижения, транспортировки и утилизации, а так же дальнейшего возможного использования образующегося объема углекислого газа.
На данный момент существует достаточно большое количество сведений о состоянии почвенного покрова и агрохимических свойств почвенного покрова на территории Российской Федерации, однако отмечается низкое информирование о состоянии потоков углерода в атмосфере и приземном слое, а так же в почвенном покрове. В связи с этим необходимо дальнейшее проведение комплексных исследований, направленных на изучение динамики потоков образования и накопления углекислого газа в атмосфере и почве, под влиянием различных внешних и внутренних факторов.


























Список использованной литературы и источников

1. Глаголев М.В., СабрековА.Ф.ОтветА.В. Смагину: II. УглеродныйбалансРоссии // Динамикаокружающей средыиглобальныеизмененияклимата. 2014. Т. 5. No2. С. 50–70.
2. Загирова С., Михайлов О., Елсаков В. (2020). Потоки диоксида углерода, тепла и влаги между еловым насаждением и атмосферой на европейском северо-востоке Росии. Известия РАН. Серия Биологическая, 3, с. 325–336.
3. Сидорова К.И. Разработка технико-экономической модели улавливания СО2 для энергетического сектора / К.И. Сидорова // Экология и промышленность России. – 2014. – №12. – С. 20-25.
4. Семенов В.М., Лебедева Т.Н. Проблема углерода в устойчивом земелделии: агрохимические аспекты // Агрохимия. - № 11. – 2015-С. 3-12.
5. Сычев В.Г., Шевцова Л.К., Беличенко М.В., Рухович О.В., Иванова О.И. Взаимодействие циклов углерода и азота в основных типах почв при длительном применении различных систем удобрений // Проблемы агрохимии и экологии. - № 4. С. 68-77. – 2018 г.
6. Федоров Ю.А., Сухоруков В.В., Трубник Р.Г. Аналитический обзор: Эмиссия и поглощение парниковых газов почвами. Экологические проблемы // Антропогенная трансформация природной среды. - № 1. – Т.7. – 2021. – С. 6-34
7. Череповицын А.Е. О захоронении СО2 в геологических формациях: экономико-общественные аспекты / А.Е. Череповицын, Н.В. Смирнова, А.А. Ильинова // Ресурсы Информация Снабжение Конкуренция. – 2013. – №4. – С. 171-174.
8. Череповицын А.Е. Целесообразность применения технологий секвестрации СО2 в России / А.Е. Череповицын, К.И. Сидорова, Н.В. Смирнова // Нефтегазовое дело: электронный научный журнал. – 2013. – №5. – С. 459-473.
9. Birhane E., Kassa H., Berhe A., Gebremichael Z. M., Adem N. M., et al. (2021). Grazing exclosures increase soil organic carbon stock at a rate greater than ‘4 per 1000’ per year across agricultural landscapes in Northern Ethiopia. Science of The Total Environment, 782, 146821. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146821
10. Eze S., Palmer S.M., and Chapman P.J. (2018). Soil organic carbon stock in grasslands: Effects of inorganic fertilizers, liming and grazing in different climate settings. Journal of Environmental Management, 223, pp. 74–84. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.06.013
11. Gas Emissions. Scientific Reports, 9, pp. 1–8. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47861-7
12. McNunn G., Karlen D.L., Salas W., Rice C.W., Mueller S., Muth D., et al. (2020). Climate smart agriculture opportunities for mitigating soil greenhouse gas emissions across the U.S. Corn-Belt. Journal of Cleaner Production, 268.
13. Olson K.R., Ebelhar S.A., Lang J.M. (2010). Cover crop effects on crop yields and soil organic carbon content. Soil Science, 175(2), pp. 89–98. https:// doi.org/10.1097/SS.0b013e3181cf7959
14. Ogle S. M., Alsaker C., Baldock J., Bernoux M., Breidt F.J., McConkey B., et al. (2019). Climate and Soil Characteristics Determine Where No-Till Management Can Store Carbon in Soils and Mitigate Greenhouse
15. Parkin T.B., Kaspar T.C., Jaynes D.B., and Moorman T.B. (2016). Rye Cover Crop Effects on Direct and Indirect Nitrous Oxide Emissions. Soil Science Society of America Journal, 80(6), pp. 1551–1559. https://doi. org/10.2136/sssaj2016.04.0120
16. Snyder C.S. (2017). Enhanced nitrogen fertiliser technologies support the ‘4R’ concept to optimise crop production and minimise environmental losses. Soil Research, 55(5–6), pp. 463–472. https://doi.org/10.1071/SR16335 Noulèkoun F.,
17. VandenBygaart A.J. (2018). Comments on soil carbon 4 per mille by Minasny et al. 2017. Geoderma, 309, pp. 113–114.
18. The National Energy Technology Laboratory’s (NETL) Carbon Capture and Storage (CCS) Database [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.netl.doe.gov/research/coal/carbon-storage/worldwide-ccs-database,
19. WWF The Energy Report, 100% Renewable Energy by 2050– WWF/Ecofys/OMA, Гланд, Швейцария 2011.256 с. URL: http://www.wwf.or.jp/activities/lib/pdf_climate/green-energy/WWF_EnergyVisionReport.pdf (дата обращения: 1.01.2022)