Учёные ЮФУ установили: технологии обработки почвы влияют на выброс углерода в атмосферу

Учёные Южного Федерального Университета в ходе исследований выяснили, как можно сохранить плодородие почв, чтобы улучшить продовольственную безопасность страны.

За последние годы на Юге России значительно снизилась урожайность таких сельскохозяйственных культур, как пшеница, ячмень и подсолнечник. Многие эксперты связывают это с истощением земель, в частности, со снижением плодородия почв. Важно учитывать, что за плодородие почв отвечает сложный комплекс, включающий почвенные микроорганизмы и растения.

Однако на эти взаимоотношения также непосредственно влияет человек. Так, по словам ученых Южного федерального университета, при ежегодной вспашке земель происходит потеря органического вещества и за счет этого снижается уровень плодородия почв.

В рамках научного исследования почвоведы провели сравнение содержания и запасов углерода в почве с отвальной (традиционной) и безотвальной (No-Till) обработкой черноземов Ростовской области в трех разных точках региона: в Октябрьском, Сальском и Песчанокопском районах.

«Наше исследование направлено на изучение влияния различных видов обработки почвы на содержание органического вещества, или гумуса, определяющего плодородие почвы и урожайность возделываемых культур. Стоит сказать, что технология No-Till применяется на изученных нами участках уже более 10 лет. На основе аналитических данных мы проводили расчет секвестрации, то есть накопления углерода в почве в результате применения технологии No-Till, расчеты расхода топлива и оценку урожайности пшеницы и подсолнечника», – рассказала ведущий научный сотрудник лаборатории «Агробиотехнологии для повышения плодородия почв и качества сельскохозяйственной продукции» АБиБ ЮФУ Татьяна Минникова.

Образцы почвы были отобраны на глубине корнеобитаемого слоя 0–30 см, а их анализ проводили в лабораториях кафедры экологии и природопользования и кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ.

В результате оценки содержания углерода в почвах Юга России ученые установили, что вид обработки влияет на содержание почвенного углерода по ряду причин. Во-первых, использование отвальной вспашки снижает содержание почвенного углерода в среднем на 25–36 %. Во-вторых, при использовании технологии No-Till потребление топлива сельскохозяйственными машинами ниже на 36 %, чем при традиционной обработке ввиду совершения меньшего количества технологических операций. В-третьих, применение технологии No-Till приводит к снижению выбросов CO2 в атмосферу, а значит к накоплению углерода в почве в виде гумуса.

«Технология нулевой обработки или No-Till включает в себя поверхностную обработку почвы с сохранением пожнивных остатков растений на поле в виде мульчи, уникальную систему севооборотов, применение сидератов, удобрений, средств защиты растений. Мульча на поверхности почвы способствует сохранению влаги в почве и предотвращает ветровую и водную эрозию (разрушение) почвы. Это, естественно, положительные факторы, которые благоприятно влияют на уровень плодородия почвы и снижают антропогенную нагрузку на качество воздуха. При всем этом надо сказать, что при использовании технологии No-Till урожайность основных сельскохозяйственных культур Юга России (пшеницы и подсолнечника), на 21 и 27 % выше, чем при традиционной обработке», – отметила Татьяна Минникова.

Поддержание уровня плодородия почв на Юге России и на всей планете неразрывно связано с содержанием органического вещества – почвенного углерода. Ежегодная отвальная вспашка приводит к снижению уровня плодородия вследствие ряда причин, например, из-за снижения влажности почв, нарушения структуры, переуплотнения и других факторов. Вследствие этого нарушается целостность звеньев цепочки «почва-микроорганизмы-растения» и уровень плодородия снижается.

При традиционной обработке почвы ученые наблюдали сжигание растительности после сбора урожая, а при No-Till пожнивные остатки остаются на поле и запахиваются при посеве. При этом применение технологии No-Till обеспечивает сохранение влаги в почве, обеспечивает поддержание и восстановление уровня плодородия почв.

«Наше исследование, затрагивает разные области агрохимической безопасности не только на Юге России, но и в России в целом. Результаты по сохранению углерода в почве и снижению выбросов СО2 после применения технологии No-Till позволяют утверждать, что существует возможность повышения уровня плодородия почв и возможность снижения общемирового парникового эффекта, и это играет большую роль и имеет значение в сегодняшней экологической ситуации», – рассказала Татьяна Минникова.

Исходя из выводов ученых ЮФУ, для сохранения плодородия почв следует использовать безотвальную обработку почвы и, соответственно, есть ряд причин и факторов, чтобы заменить традиционную вспашку на технологию No-Till.Результаты исследования опубликованы в научном журнале Processes.

Научная работа проводилось сотрудниками Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского Южного федерального университетапри финансовой поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030», проект № 14/2008 под руководством ведущего научного сотрудника, к.б.н. Светланы Сушковой.

Вдальнейшем ученые планируют развивать исследования в этом русле и исследовать процессы накопления углерода в почве при использовании различных агротехнологий (No-Till, Mini-Till и др), ремедиации (восстановления) нарушенных почв при различных видах антропогенного воздействия (загрязнение нефтяными углеводородами, тяжелыми металлами, при пирогенном воздействии и вырубке лесов и других видах воздействия).

Напомним, Южный федеральный университет вошел в число победителей базовой части и исследовательского трека федеральной программы «Приоритет 2030». В своей программе развития ЮФУ формулирует пять основных стратегических проектов, которые должны ответить на глобальные долгосрочные вызовы, стоящие перед человечеством, страной и миром. Среди них направление «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология», в рамках которого был выполнен проект ученых Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ.