Емісія CO2 з ґрунту за застосування органічних та органо-мінеральних ґрунтополіпшувачів
DOI:
https://doi.org/10.31073/acss97-04Ключові слова:
чорнозем опідзолений; емісія CO2; гідротермічний фактор; сезонна динаміка; органічний вуглець; ґрунтополіпшувач.Анотація
Описано результати польових досліджень щодо впливу внесення органічного та органо-мінерального ґрунтополіпшувачів на динаміку емісії СО2 за вегетаційний період кукурудзи, вирощуваної на зерно, та вміст органічного вуглецю у ґрунті. Довгостроковий (з 1989 р.) дрібноділянковий дослід розміщено на чорноземі опідзоленому малогумусному важкосуглинковому на лесоподібному суглинку (Luvic Chernic Phaeozem) у дослідному господарстві ННЦ «ІҐА імені О. Н. Соколовського» у Харківській області в умовах Лівобережного Лісостепу. Варіанти досліду включають склад, спосіб і дози внесення органічного та органо-мінерального ґрунтополіпшувачів, розроблених на основі леонардиту з додаванням бентоніту, меляси і сірчанокислого заліза, (та нітроамофоски в органо-мінеральному); дози внесення — 30 і 60 кг/га за вмістом азоту. Впродовж вегетаційних періодів 2020 і 2021 рр. досліджували сезонну динаміку параметрів ґрунтових показників. Вимірювання емісії СО2 проводили 4 рази за допомогою портативного газоаналізатора testo 535 з ізоляцією від атмосферного повітря. У межах шару 0-20 см визначали: вміст органічного вуглецю оксидиметричним методом, вміст вологи — гравіметричним методом; температуру ґрунту вимірювали термометром Савінова. Погодні дані взято з метеостанції. За результатами досліджень встановлено чітку сезонну динаміку здатності ґрунту продукувати СО2 (від 0,1 до 2,0 кг/га за годину) з максимумом у весняний період та з поступовим послабленням до осені, що пояснюється впливом погодних умов і мікроклімату ґрунту. Запропоновано прогностичну модель залежності інтенсивності викидів СО2 від параметрів температури та вологості ґрунту. Порівняно із сезонними змінами емісії СО2, відмінності, викликані застосуванням двох типів ґрунтополіпшувачів, значно менші і проявляються переважно протягом першої половини вегетаційного періоду кукурудзи. Найбільшою є емісія СО2 за локального внесення органічного ґрунтополіпшувача у дозі 30 кг/га. Щодо накопичення органічного вуглецю в ґрунті найбільш ефективним визнано локальний спосіб внесення гранульованого органо-мінерального грунтополіпшувача із відношенням C : N = 5, за якого емісія СО2 уповільнюється, порівняно з органічним ґрунтополіпшувачем, а загальний вміст органічного вуглецю у ґрунті є найвищим порівняно з іншими варіантами досліду. Доведено, що на секвестрацію вуглецю ґрунтом, крім гідротермічних умов навколишнього середовища, впливає склад та спосіб внесення ґрунтополіпшувача, що може слугувати рекомендацією для практичного використання меліоративних та удобрювальних засобів у землеробстві.
Посилання
Allen, M. R., Babiker, M., Chen, Y. de Coninck, H., Connors, S., van Diemen, R., … Zickfeld, K. (2018). Global Warming of 1.5 °C. Summary for Policymakers, approved at the First Joint Session of Working Groups I, II and III of the IPCC and accepted by the 48th Session of the IPCC, Incheon, Republic of Korea, 6 October 2018. 33 p. Retrieved from https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/spm/
European Environment Agency. (2018). Annual European Union greenhouse gas inventory 1990–2016 and inventory report 2018 Submission to the UNFCCC Secretariat. 27 May 2018:955. Retrieved from https://www.eea.europa.eu/en/analysis/publications/european-union-greenhouse-gas-inventory-2018
Mátyás, B., Lowy, D. A., Singla, A., Melendez, J., & Zsolt, S. (2020). Comparison of effects exerted by bio-fertilizers, NPK fertilizers, and cultivation methods on soil respiration in Chernozem soil. La Granja: Revista de Ciencias de la Vida, 32(2), 7-17. https://doi.org/10.17163/lgr.n32.2020.01
Stockmann, U., Adams, M. A., Crawford, J. W. Field, D. J., Henakaarchchi, N. Jenkins, M., … Zimmermann, M. (2013). The knowns, known unknowns and unknowns of sequestration of soil organic carbon. Agriculture, Ecosystems & Environment, 164, 80–99. https://doi.org/10.1016/j.agee.2012.10.001
Poulton P., Johnston J., Macdonald A., White R., & Powlson D. (2018). Limitations to achieving “4 per 1000” increases in soil organic carbon stock in temperate regions: evidence from long-term experiments at Rothamsted Research, United Kingdom. Global Change Biology, 24, 2563–2584. https://doi.org/10.1111/gcb.14066
Autret, B., Mary, B., Chenu, C., Balabane, M., Girardin, C., Bertrand, M., … Beaudoin, N. Alternative arable cropping systems: a key to increase soil organic carbon storage? Results from a 16 year field experiment. Agriculture, Ecosystems & Environment, 232, 150–164. https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.07.008
Le Noë, J., Billen, G., Mary, B., & Garnier, J. (2019). Drivers of long-term carbon dynamics in cropland: a bio-political history (France, 1852-2014). Environmental Science and Pollution Research, 93, 53–65. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2018.12.027
Ingram, J. S. I.,& Fernandes, E. C. M. (2001). Managing carbon sequestration in soils: concepts and terminology. Agriculture, Ecosystems & Environment, 87(1), 111-117. https://doi.org/10.1016/S0167-8809(01)00145-1
Lal, R. (2010). Managing soils and ecosystems for mitigating anthropogenic carbon emissions and advancing global food security. Bio Science, 60(9), 708-721. https://doi.org/10.1525/bio.2010.60.9.8
Lamptey, S., Xie, J., Li, L., Coulter, J. A., & Jagadabhi, P. S. (2019). Influence of organic amendment on soil respiration and maize productivity in a semi-arid environment. Agronomy, 9(10), 611. https://doi.org/10.3390/agronomy9100611
Luan, H., Gao, W., Huang, S., Tang, J., Li, M., Zhang, H., … Masiliūnas, D. (2020). Organic amendment increases soil respiration in a greenhouse vegetable production system through decreasing soil organic carbon recalcitrance and increasing carbon-degrading microbial activity. Journal of Soils and Sediments, 20, 2877–2892. https://doi.org/10.1007/s11368-020-02625-z
Xiao, C. (2015). Soil Organic Carbon Storage (Sequestration) Principles and Management. Potential Role for Recycled Organic Materials in Agricultural Soils of Washington State. Waste 2 Resources Program Washington State Department of Ecology Olympia, Washington.
Chaker, R., Gargouri, K., Mbarek, H. B. Maktouf, S., Palese, A. M., Celani, G., & Bouzid, J. (2019). (2019). Carbon and nitrogen balances and CO2 emission after exogenous organic matter application in arid soil. Carbon Management, 10(1), 23-36. https://doi.org/10.1080/17583004.2018.1544829
Brenzinger, К., Drost, S. M., Korthals, G., & Bodelieret, P. L. E. (2018). Organic residue amendments to modulate greenhouse gas emissions from agricultural soils. Frontiers in Microbiology, 9, 3035. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.03035
Ray, R. L., Griffin, R. W., Fares, A. Elhassan, A., Awal, R., Woldesenbet, S., & Risch, E. (2020). Soil CO2 emission in response to organic amendments, temperature, and rainfall. Scientific Reports, 10, 5849, 1-14. https://doi.org/10.1038/s41598-020-62267-6
Trofymenko, P., Syabruk, O., Borysov, F., & Veremeyenko, S. (2019). The method of determining the intensity of emission of gases from the soil (on the example of CO2). Kharkiv: NSC "Institute for Soil Science and Agrochemistry Resrarch named after O. N. Sokolovsky" [in Ukrainian].
Trofymenko, P, Trofimenko, N, Veremeyenko, S, & Borysov, F. (2019). Methodology of determination of intensity of soil burial and emission loss of carbon agro-landscapes of left bank in Polissya the event of a plane vegetation period. Bulletin of Lviv National Environmental University. Series «Agronomy». 2019. 90. Р. 238-243. https://doi.org/10.31734/agronomy2019.01.238 [in Ukrainian].
Bautista, G., Mátyás, B., Carpio, I., Vilches, R., & Pazmino, K. (2017). Unexpected results in Chernozem soil respiration while measuring the effect of a bio-fertilizer on soil microbial activity. F1000Research, 6:1950, 195-207. https://doi.org/10.12688/f1000research.12936.2
Gavryliuk, V. A., & Melymuka, R. Y. (2022). Carbon gas emissions and microbiological actitvity of soils under different agricultural purposes in conditions of Western Polissia. Bulletin of Sumy National Agrarian University. The Series: Agronomy and Biology, 47(1), 42-47. https://doi.org/10.32845/agrobio.2022.1.6 [in Ukrainian].
Ali, R. S., Poll, C., & Kandeler, E. (2018). Dynamics of soil respiration and microbial communities: Interactive controls of temperature and substrate quality. Soil Biology and Biochemistry, 127, 60-70. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.09.010
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Поширення статті здійснюється на умовах ліцензії відкритого доступу Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
