Карты потенциала секвестрации почвенного углерода в пахотных почвах России

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Одним из способов противодействия глобальному изменению климата может быть внедрение систем земледелия, при которых сельскохозяйственные почвы смогут в значительной степени накапливать углерод. Целью работы было создание серии карт, в которых оценивался потенциал секвестрации органического углерода пахотными почвами России в верхнем 30-сантиметровом слое. В качестве исходных использованы данные из глобальных и национальных баз данных. Карты были созданы в рамках проекта ФАО по составлению Глобальной карты секвестрации почвенного углерода (GSOCseq). Карты составлены по унифицированной методологии, использующей модель RothC для прогноза скорости секвестрации углерода в период 2020–2040 гг. при сценарии неизменного хозяйствования, а также для трех сценариев устойчивого управления почвенными ресурсами при различном приросте поступления органического вещества (+5, +10 и +20%) вследствие применения углеродосберегающих практик. При сохранении существующей практики землепользования в течение 20 лет суммарно потенциальную скорость секвестрации пахотными почвами РФ в слое 0–30 см можно оценить как 8.5 Мт/год, при применении углеродосберегающих практик – до 25.5 Мт/год. Показано, что значения скорости секвестрации углерода пахотными почвами для каждой зоны почвенно-экологического районирования (за исключением зоны светло-каштановых и бурых почв полупустыни, где она практически не отличается от нуля) и в национальном масштабе положительны. Наибольший потенциал секвестрации имеют следующие регионы: Алтайский край, Омская область, Новосибирская область, Красноярский край. В ряде субъектов Российской Федерации: Краснодарский край, Республика Крым, Ростовская область, Приморский край, Республика Адыгея и Калининградская область должны быть приняты меры по внедрению практики устойчивого управления почвенными ресурсами.

Об авторах

В. А. Романенков

МГУ им. М.В. Ломоносова; ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова

Email: jlmesh@list.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991; ул. Прянишникова, 31а, Москва, 127434

Ю. Л. Мешалкина

МГУ им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: jlmesh@list.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

А. Ю. Горбачева

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: jlmesh@list.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

А. Н. Кренке

Институт географии РАН

Email: jlmesh@list.ru
Россия, Старомонетный пер., 29, стр. 4, Москва, 119017

И. К. Петров

ООО «Аналитический центр лесного и сельского хозяйства»

Email: jlmesh@list.ru
Россия, Холодильный пер., 3, Москва, 115191

О. М. Голозубов

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: jlmesh@list.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Д. И. Рухович

Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Email: jlmesh@list.ru
Россия, Пыжевский пер., 7, стр. 2, Москва, 119017

Список литературы

  1. Глушков И.В., Лупачик В., Прищепов А.В., Потапов П.В., Пукинская М.Ю., Ярошенко А.Ю., Журавлева И.В. Картирование заброшенных земель в восточной Европе с помощью спутниковых снимков Landsat и Google Earth Engine // Современная наука о растительности: матер. науч. конф. М., 2019. С. 35–37.
  2. Иванов А.Л., Столбовой В.С. Инициатива “4 промилле” – новый глобальный вызов для почв России // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2019. Вып. 98. С. 185–202. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2019-98-185-202
  3. Кренке А.Н. Выявление инвариантных состояний агроландшафтов на основе иерархического факторного анализа дистанционной информации // Принципы экологии. 2020. № 3. С. 16–27. https://doi.org/ 10.15393/j1.art.2020.10942
  4. Кудеяров В.Н. Роль почв в круговороте углерода // Почвоведение. 2005. № 8. С. 915–923.
  5. Романенков В.А., Сиротенко О.Д., Рухович Д.И., Романенко И.А., Шевцова Л.К., Королева П.В. Прогноз динамики запасов органического углерода пахотных земель Европейской территории России. М.: ВНИИА, 2009. 96 с.
  6. Урусевская И.С., Алябина И.О., Шоба С.А. Карта почвенно-экологического районирования Российской Федерации. М-б 1 : 8 000 000. Пояснительный текст и легенда к карте. М.: МАКС Пресс, 2020. 100 с.
  7. Чернова О.В., Голозубов О.М., Алябина И.О., Щепащенко Д.Г. Комплексный подход к картографической оценке запасов органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2021. № 3. C. 273–286. https://doi.org/ 10.31857/S0032180X210300
  8. Batjes N.H. Total carbon and nitrogen in the soils of the world // Eur. J. Soil Sci. 1996. V. 47. P. 151–163. https://doi.org/ 10.1111/j.1365-2389.1996.tb01386.x
  9. Coleman K., Jenkinson D.S. RothC-26.3 – A model for the turnover of carbon in soil // Evaluation of Soil Organic Matter Models. NATO ASI Series. Berlin: Springer, 1996. V. 38. P. 237-246. https://doi.org/10.1007/978-3-642-61094-3_17
  10. FAO, ITPS. Global Soil Organic Carbon Map (GSOCmap) Technical Report. Italy, Rome: FAO, 2018. 162 p.
  11. Gottschalk P., Smith J.U., Wattenbach M., Bellarby J., Stehfest E., Arnell N., Osborn T.J., Jones C., Smith P. How will organic carbon stocks in mineral soils evolve under future climate? Global projections using RothC for a range of climate change scenarios // Biogeosciences. 2012. V. 9. P. 3151–3171. https://doi.org/ 10.5194/bg-9-3151-2012
  12. Harris I., Osborn T.J., Jones Ph., Lister D. Version 4 of the CRU TS monthly high-resolution gridded multivariate climate dataset // Scientific Data. 2020. V. 7. P. 109. https://doi.org/10.1038/s41597-020-0453-3
  13. Lal R. Soil Carbon Sequestration Impacts on Global Climate Change and Food Security // Science. 2004. V. 304. P. 1623-1627. https://doi.org/ 10.1126/science.1097396
  14. Lieth H. Modeling the Primary Productivity of the World // Primary productivity of the biosphere. Ecological studies, analysis and synthesis. Berlin: Springer, 1975. P. 237–263.
  15. Minasny B., Malone B.P., McBratney A.B., Angers D.A., Arrouays D., Chambers A., Chaplo V., et al. Soil carbon 4 per mille // Geoderma. 2017. V. 292. P. 59–86. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.01.002
  16. Paustian K., Collier S., Baldock J., Burgess R., Creque J., DeLonge M., Dungait J. et al. Quantifying carbon for agricultural soil management: from the current status toward a global soil information system // Carbon Management. 2019. V. 10. P. 567–587. https://doi.org/10.1080/17583004.2019.16332312019
  17. Poggio L., De Sousa L.M., Batjes N.H., Heuvelink G.B.M., Kempen B., Ribeiro E., Rossiter D. SoilGrids 2.0: producing soil information for the globe with quantified spatial uncertainty // Soil. 2021. V. 7. P. 217–240. https://doi.org/10.5194/soil-7-217-2021
  18. Romanenko I.A., Romanenkov V.A., Smith P.P., Smith J.U., Sirotenko O.D., Lisovoi N.V., Shevtsova L.K., Rukhovich D.I., Koroleva P.V. Constructing regional scenarios for sustainable agriculture in European Russia and Ukraine for 2000 to 2070 // Reg Environ Change. 2007. 7. P. 63–77. https://doi.org/10.1007/s10113-007-0032-6
  19. Romanenkov V.A., Smith J.U., Smith P., Sirotenko O.D., Rukhovitch D.I., Romanenko I.A. Soil organic carbon dynamics of croplands in European Russia: estimates from the “model of humus balance” // Reg Environ Change. 2007. V. 7. P. 93–104. https://doi.org/10.1007/s10113-007-0031-7
  20. Rukhovich D.I., Koroleva P.V., Vilchevskaya E.V., Romanenkov V., Kolesnikova L. Constructing a spatially-resolved database for modelling soil organic carbon stocks of croplands in European Russia // Reg Environ Change. 2007. 7. P. 51–61. https://doi.org/10.1007/s10113-007-0029-1
  21. Sanderman J., Hengl T., Fiske G.J. Soil carbon debt of 12,000 years of human land use // Proc Natl Acad Sci USA. 2017. V. 114. 36. P. 9575–9580. https://doi.org/10.1073/pnas.1706103114
  22. Smith P., Powlson D.S., Glendining M.J., Smith J.U. Preliminary estimates of the potential for carbon mitigation in European soils through no-till farming // Global Change Biology. 2004. V. 4. P. 679–685. https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.1998.00185.x
  23. Smith P., Powlson D.S., Smith J.U., Falloon P., Coleman K. Meeting Europe’s climate change commitments: quantitative estimates of the potential for carbon mitigation by agriculture // Global Change Biology. 2000. V. 6. P. 525–539. https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.2000.00331.x
  24. Smith P., Smith J.U., Franko U., Kuka K., Romanenkov V., Shevtsova L. et al. Changes in mineral soil organic carbon stocks in the croplands of European Russia and the Ukraine, 1990–2070; Comparison of three models and implications for climate mitigation // Reg. Environ. Change. 2007. V. 7. P. 105–119. https://doi.org/10.1007/s10113-007-0028-2
  25. Smith J.O., Smith P., Wattenbach M., Zaehle S., Hiederer R., Jones R.J.A. et al. Projected changes in mineral soil carbon of European croplands and grasslands, 1990-2080 // Global Change Biology. 2005. V. 11. P. 2141–2152. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2005.001075.x
  26. Stolbovoy V., Ivanov A. Carbon Balance in Soils of Northern Eurasia // Soil Carbon. Progress in Soil Science. Cham: Springer. 2014. P. 381–391. https://doi.org/10.1007/978-3-319-04084-4_38
  27. Technical specifications and country guidelines for Global Soil Organic Carbon Sequestration Potential Map (GSOCseq). Rome: FAO, 2020. 34 р.
  28. Trenberth K.E., Smith L. The mass of the atmosphere: A constraint on global analyses // J. Climate. 2005. V. 18. P. 864–875. https://doi.org/10.1175/JCLI-3299.1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Запасы углерода в 30-сантиметровом верхнем слое пахотных почв РФ в 2020 г., соответствующие равновесному состоянию пулов органического углерода, т/га.

Скачать (240KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Абсолютные показатели скорости секвестрации почвенного углерода (ASR) т С га/год при сохранении неизменного хозяйствования (BAU) и при трех сценариях прироста почвенного углерода в результате реализации стратегий устойчивого управления почвенными ресурсами (SSM 1–3), где предполагалось увеличение поступающего в почву органического вещества на 5, 10 и 20% соответственно.

Скачать (306KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Относительные показатели скорости секвестрации почвенного углерода (RSR) для трех сценариев реализации стратегий устойчивого управления почвенными ресурсами (SSM 1–3), где предполагалось увеличение поступающего в почву органического вещества на 5, 10 и 20%.

Скачать (295KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024