Оценка динамики органического углерода чернозема оподзоленного в полевом севообороте при изменении климата

  • Анатолий Николаевич Полевой Одесский государственный экологический университет, ул. Львовская, 15, 65016, г. Одесса, Украина https://orcid.org/0000-0001-8395-0068
  • Людмила Ефимовна Божко Одесский государственный экологический университет, ул. Львовская, 15, 65016, г. Одесса, Украина

Аннотация

Представлена оценка возможного баланса органического углерода в почве и выделений СО2 – C в полевом десятипольном севообороте в условиях изменения климата. Ожидаемые в 2021–2050 гг. показатели метеорологических условий определялись с помощью климатических сценариев RCP4.5 и RCP8.5. В исследовании использовалась усовершенствованная авторами модель кругооборота углерода в почве RothC-26.3, которая описывает динамику четырех активных и одного инертного компартментов органического вещества почвы. В численных экспериментах с моделью рассмотрен полевой десятипольный севооборот в трех вариантах: 1) выращивание культур без внесения удобрений; 2) внесение минеральных удобрений в дозах N4 5P45 K45 и N90P90K 90; 3) внесение органических удобрений порядка 9 и 18 т/га. Изучен возможный баланс органического углерода в почве и выделения СО2 – C на всех полях севооборота и на одном конкретном поле при изменении климата.

Биографии авторов

Анатолий Николаевич Полевой, Одесский государственный экологический университет, ул. Львовская, 15, 65016, г. Одесса, Украина

академик Академии наук высшей школы Украины, доктор географических наук, профессор; заведующий кафедрой агрометеорологии и агроэкологии Гидрометеорологического института

Людмила Ефимовна Божко , Одесский государственный экологический университет, ул. Львовская, 15, 65016, г. Одесса, Украина

кандидат географических наук, доцент; доцент кафедры агрометеорологии и агроэкологии Гидрометеорологического института

Литература

  1. Trus OM, Gospodarenko GM, Prokopchuk IV. Gumus chornozemu opidzolenogo ta jogo vidtvorennja [Humus of black soils and his recreation]. Uman: Sochins’kyj M. M.; 2016. 227 p. Ukrainian.
  2. Brock C, Franko U, Oberholzer H-R, Kuka K, Leithold G, Kolbe H, et al. Humus balancing in Central Europe – concepts, state of the art, and further challenges. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2013;176(1):3–11. DOI: 10.1002/jpln.201200137.
  3. Karmakar R, Das I, Dutta D, Rakshit A. Potential effects of climate change on soil properties: a review. Science International. 2016;4(2):51–73. DOI: 10.17311/sciintl.2016.51.73.
  4. Parton WJ, Scurlock JMO, Ojima DS, Schimel DS, Hall DO. Scopegram group members. Impact of climate change on grassland production and soil carbon worldwide. Global Change Biology. 1995;1(1):13–22. DOI: 10.1111/j.1365-2486.1995.tb00002.x.
  5. Grace PR, Post WM, Hennessy K. The potential impact of climate change on Australia’s soil organic carbon resources. Carbon Balance and Management. 2006;10:1–14. DOI: 10.1186/1750-0680-1-14.
  6. Davidson EA, Janssens IA. Temperature sensitivity of soil carbon decomposition and feedbacks to climate change. Nature. 2006;440:165–173. DOI: 10.1038/nature04514.
  7. Smith J, Smith P, Wattenbach M, Zaehle S, Hiederer R, Jones RJA, et al. Projected changes in mineral soil carbon of European croplands and grasslands, 1990 –2080. Global Change Biology. 2005;11(12):2141–2152. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2005.001075.x.
  8. Zaehle S, Bondeau A, Carter TR, Cramer W, Erhard M, Prentice IC, et al. Projected changes in terrestrial carbon storage in Europe under climate and land-use change, 1990 –2100. Ecosystems. 2007;10(3):380 – 401. DOI: 10.1007/s10021-007-9028-9.
  9. Muñoz-Rojas M, Jordán A, Zavala LM, González-Peñaloza FA, De la Rosa D, Pino-Mejias R, et al. Modelling soil organic carbon stocks in global change scenarios: a CarboSOIL application. Biogeosciences. 2013;10(12):8253– 8268. DOI: 10.5194/bg-10-8253-2013.
  10. Assessment of Climate Change for the Baltic Sea Basin. Berlin: Springer-Verlag; 2008. 474 p. (Regional Climate Studies).
  11. Ozturk I, Sharif B, Baby S, Jabloun M, Olesen JE. Long-term simulation of temporal change of soil organic carbon in Denmark: comparison of three model performances under climate change. The Journal of Agricultural Science. 2018;156(2):139 –150. DOI: 10.1017/S0021859617000971.
  12. Petersen BM, Knudsen MT, Hermansen JE, Halberg N. An approach to include soil carbon changes in life cycle assessments. Journal of Cleaner Production. 2013;52:217–224. DOI: 10.1016/j.jclepro.2013.03.007.
  13. Van Veen JA, Paul EA. Organic carbon dynamics in grassland soils. l. Background information and computer simulation. Canadian Journal of Soil Science. 1981;61(2):185–201. DOI: 10.4141/cjss81-024.
  14. Burke IC, Yonker CM, Parton WJ, Cole CV, Schimel DS, Flach K. Texture, climate, and cultivation effects on soil organic matter content in U. S. grassland soils. Soil Science Society of America Journal. 1989;53(3):800 – 805. DOI: 10.2136/sssaj1989.03615995005300030029x.
  15. Leite LFC, Doraiswamy PC, Causarano HJ, Gollany HT, Milak S, Mendonca ES. Modeling organic carbon dynamics under no-tillage and plowed systems in tropical soils of Brazil using CQESTR. Soil & Tillage Research. 2009;102(1):118 –125. DOI: 10.1016/ j.still.2008.08.003.
  16. Fayiga AO, Saha UK. Effect of climate change on soil productivity in developing countries. Asian Journal of Environment & Ecology. 2017;4(1):1–22. DOI: 10.9734/AJEE/2017/35485.
  17. Abberton M, Conant R, Batello C, editors. Grassland carbon sequestration: management, policy and economics. Proceedings of the Workshop on the role of grassland carbon sequestration in the mitigation of climate change; 2019 April; Rome, Italy. Rome: FAO; 2010. 338 p. (Integrated Crop Management; volume 11–2010).
  18. Stepanenko SM, Polevoy AN, editors. Klimatychni ryzyky funkcionuvannja galuzej ekonomiky Ukrai’ny v umovah zminy klimatu [Climatic risks of functioning of industries of economy of Ukraine in the conditions of change of climate]. Odessa: TES; 2018. 548 p. Ukrainian.
  19. Coleman K, Jenkinson DS. RothC-26.3 – а model for the turnover of carbon in soil. In: Powlson DS, Smith P, Smith JU, editors. Evaluation of soil organic matter models: using existing long-term datasets. Berlin: Springer-Verlag; 1996. p. 237–246. (NATO ASI Series I; volume 38).
  20. Polevoy AN. Teoriya i raschet produktivnosti sel’skokhozyaistvennykh kul’tur [Theory and calculation of the productivity of agricultural cultures]. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1983. 175 p. Russian.
  21. Hospodarenko HM, Trus OM, Prokopchuk ІV. Conditions of conservation of humus content in a field crop rotation. Biologichni systemy. 2012;4(1):31–34. Ukrainian.
  22. Novikov AA, Kisarov OP. Statements for the role of root and aftermath residues in agrocenoses. Nauchnyi zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Internet]. 2012 [cited 2019 February 1];78(04). Available from: http://ej.kubagro.ru/2012/04/pdf/36.pdf. Russian.
  23. Vleeshouwers LM, Verhagen A. Carbon emission and sequestration by agricultural land use: a model study for Europe. Global Change Biology. 2002;8(6):519 –530. DOI: 10.1046/j.1365-2486.2002.00485.x.
  24. Syabruk OP. Estimation of carbon losses from chernozem typical under different soil tillage and fertilization systems. In: Agrochemistry and Soil Science. Issue 80. Kharkiv: Institute for Soil Science and Agrochemistry Research named after O. N. Sokolovsky; 2013. p. 140 –146. Ukrainian.
  25. Shilova NA. Dynamics of allocation CO 2 in crops of field cultures on sod-podzolic and peat soils. Pochvovedenie i agrokhimiya. 2014;1:104 –113. Russian.
  26. Feizienė D, Kadžienė G. The influence of soil organic carbon, moisture and temperature on soil surface CO 2 emission in the 10 th year of different tillage-fertilisation management. Zemdirbyste-Agriculture. 2008;95(4):29 – 45.
Опубликован
2019-11-28
Ключевые слова: баланс, углерод, севооборот, осадки, температура воздуха, минеральные удобрения, органические удобрения, коэффициент увлажнения
Как цитировать
Полевой, А. Н., & Божко , Л. Е. (2019). Оценка динамики органического углерода чернозема оподзоленного в полевом севообороте при изменении климата. Журнал Белорусского государственного университета. География. Геология, 2, 65-78. https://doi.org/10.33581/2521-6740-2019-2-65-78