Функционально-экологическая оценка доминирующих потоков и пулов углерода в представительных полевых агроэкосистемах с окультуренными дерново-подзолистыми почвами Центрального региона России Мазиров Илья Михайлович

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Функционально-экологическая оценка современной динамики основных потоков и пулов углерода в агроэкосистемах 10

1.1 Особенности потоков углерода в агроэкосистеме 10

1.2 Экомониторинг парниковых газов 17

1.3 Подходы к изучению моделирования потоков парниковых газов 27

1.4 Оценка потоков СО2 на территории России 33

1.5 Глобальные изменения и парниковые газы 42

ГЛАВА II. Объекты и методы исследований 53

2.1 Краткая характеристика района исследования 53

2.2 Анализ сезонной динамики метеорологических показателей 55

2.3 Исследования в ЦТЗ РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева: структура опыта и характеристика агроэкоценозов 65

2.4 Методы исследования 72

ГЛАВА III. Сезонная динамика почвенных потоков СО2 окультуренных дерново-подзолистых почв Опыта точного земледелия 82

3.1 Агроэкосистема с посевами ячменя 82

3.2 Агроэкосистема на поле с посевами викоовсяной смеси 87

3.3 Агроэкосистема с посевами озимой пшеницы 93

3.4 Агроэкосистема с посадками картофеля 99

ГЛАВА IV. Суточная динамика почвенных потоков СО2 окультуренных дерново-подзолистых почв Опыта точного земледелия 106

4.1 Агроэкосистема на поле с посевами ячменя 106

4.2 Агроэкосистема с посевами викоовсяной смеси 112

4.3 Агроэкосистема с посевами озимой пшеницы 118

ГЛАВА V. Моделирование потоков СО2 в агроэкосистемах 124

5.1. Связь потоков СО2, температуры и влажности почвы 124

5.2 Влияние культуры на интенсивность потока СО2 в изученных агроэкосистемах 125

5.3 Оптимизация моделей зависимости потоков СО2 от температуры 128

5.4 Расчет потерь углерода экосистемой в атмосферу в результате гетеротрофного дыхания 136

Заключение 139

Выводы 142

Список литературы 144

• Подходы к изучению моделирования потоков парниковых газов
• Исследования в ЦТЗ РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева: структура опыта и характеристика агроэкоценозов
• Агроэкосистема с посевами озимой пшеницы
• Влияние культуры на интенсивность потока СО2 в изученных агроэкосистемах

Введение к работе

Актуальность. Экологические функции почв в природных процессах можно разделить на две основные группы – биогеоценотические и глобальные. Наиболее актуальные биогеоценотические функции почв в рамках данного исследования – физико-химические (включая функции депонирования веществ, стимулятора и ингибитора процессов, сорбция и десорбция веществ) и общеэкологические функции (включая аккумуляцию и трансформацию веществ, буферные и защитные свойства). Исследование так же направлено на изучение такой глобальной функции почвы как фактор регулирования газового режима атмосферы.

Многообразие и разноплановость экологических функций почв требует целенаправленного их изучения с учётом пространственно-временной изменчивости. Только всестороннее познание с учётом экологических функций почв позволяет в полной мере оценить их значение в общей проблеме охраны окружающей среды и рациональном использовании ресурсов (Добровольский, 1990; 2005).

Ключевым регулятором остаются природные и антропогенно изменённые экосистемы, которым на сегодняшний день не уделено достаточно внимания. Важнейшей средообразующей функцией экосистемы является регуляция климата, которая тесно связана с проблемой климатической устойчивости (Букварёва, 2010).

По данным IPCC (2013) антропогенные выбросы из-за сжигания ископаемого топлива и землепользования составляют 3,4% от общего потока углерода между экосистемой и атмосферой. Однако не стоит недооценивать это количество, антропогенное воздействие на экосистему нарушает этот баланс.

Влияние антропогенного воздействия на поток парниковых газов в экосистеме остаётся недостаточно изученным. В частности, открыт вопрос баланса углерода в агроэкосистемах. С одной стороны – углерод выносится с сельскохозяйственной продукцией, с другой – идёт интенсивное разрушение органического углерода (Агроэкология, 2000; 2004; Заварзин, 2007; Васенев, 2008; Агроэкологи-ческая оценка …, 2012; и др.). По этой причине, в агроэкосистемах буферность ниже, чем в естественных экосистемах.

Практика землепользования в России, как и в целом по миру, привела к общему снижению содержания углерода в почвах (Batjes, 1999; Агроэкология, 2000). Часто освоение почв приводит к их деградации, преобладанию процессов дегумификации и углеродному дисбалансу в экосистеме, с повышенным потоком CO₂ в атмосферу (Орлов, 1990; Vasenev, Valentini, 2014).

Цель работы состоит в проведении функционально-экологической оценки доминирующих потоков и пулов углерода в представительных полевых агроэкосистемах с окультуренными дерново-подзолистыми почвами Центрального региона России.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1) Анализ сезонной динамики почвенных потоков СО₂ в представительных
полевых агроэкосистемах с окультуренными дерново-подзолистыми почвами в
Опыте Точного Земледелия РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева;

1. Исследование суточной динамики почвенных потоков СО₂ в представительных полевых агроэкосистемах с окультуренными дерново-подзолистыми почвами в Опыте Точного Земледелия;

2. Оценка вклада абиотических (температура и влажность почвы) и антропогенных (культура и обработка) экологических факторов в почвенную динамику

СО₂ в представительных полевых агроэкосистемах с окультуренными дерново-подзолистыми почвами в Опыте Точного Земледелия;

4. Оценка потерь почвенного углерода в представительных полевых агро-экосистемах с окультуренными дерново-подзолистыми почвами в Опыте Точного Земледелия;

5. Функционально-экологическая оценка доминирующих потоков и пулов углерода в представительных полевых агроэкосистемах с окультуренными дерново-подзолистыми почвами в Опыте Точного Земледелия.

Научная новизна. На основе трёхлетних мониторинговых наблюдений за потоками углекислого газа методом прямого измерения почвенного дыхания установлены основные закономерности разновременной динамики и пространственно-временной изменчивости потоков СО₂ в зависимости от выращиваемой культуры, обработки почв, влияние агроклиматических экологических факторов.

Обосновано введение порогового температурного коэффициента t критическое, при достижении которого температура оказывает негативный эффект на почвенное дыхание. Даны количественные оценки потерь углерода в результате несбалансированного почвенного дыхания за период 150 суток для представительных полевых агроэкосистем Центрального региона России, которые варьируют от 964 до 2864 г С-CO₂ м^-2 в зависимости от культуры и способа обработки почвы.

Положения, выносимые на защиту:

1. В представительных полевых агроэкосистемах сезонная динамика почвенных потоков СО₂ до 30% определяется изменениями температуры и влажности верхнего горизонта почвы. При этом влияние температуры в 2,5 раза сильнее влажности почвы.

2. Интенсивность дыхания полевых агроэкосистем, в значительной степени, определяется выращиваемой культурой. При этом почвенное дыхание на полях с посевами викоовсяной смеси может быть в 2 раза выше по сравнению с посевами озимой пшеницы и посадками картофеля.

Практическая значимость. Результаты исследований проводились в рамках единой региональной системы мониторинга потоков парниковых газов RusFluxNet, развиваемой в 2012-2016 гг. при поддержке гранта Правительства РФ №11.G34.31. 0079 и грантов Президента РФ для ведущих научных школ НШ-4266.2014.4 и НШ-10347.2016.11. Описанные закономерности суточной и сезонной динамики почвенного дыхания будут полезны при организации мониторинговых исследований эмиссии парниковых газов и динамики запасов органического углерода агроэкосистем. Они могут быть использованы при агроэкологической корректировке технологий возделывания культур, экологической оценки их вклада в увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере.

Методология диссертационного исследования. Работа выполнена с использованием современных методов исследований потоков и запасов углерода (Baldocchi и др., 2001; Кудеяров и др., 2007), соответствует международным стандартам FluxNet (2011).

Степень достоверности и апробация работы. Основные положения диссертации были представлены: на XI и XII Всероссийских выставках научно-технического творчества молодежи (2013-2014); на международных научных конференциях молодых ученых РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (2011-2013); на XV, XVI, XVII и XIX «Докучаевские молодежные чтения» (Санкт-Петербург, 2012, 2013, 2014 и 2016); на молодежном научном экологическом форуме

«Экология мегаполиса» (Москва, 2011; 2012), на летней экологической школе
«Моделирование результатов воздействия изменений климата на влагообеспечение
и продуктивность сельскохозяйственных культур» (Альгеро, 2012), на

международной конференции «Архитектура и ландшафт – основа устойчивого развития городов» (РУДН, 2012, 2013), на ежегодных конференциях Европейского союза наук о Земле (Вена, 2013-2016).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 38 научных работ, в том числе 5 работ в журналах, рекомендуемых ВАК, и 1 патент.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, изложенных на 133 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 42 рисунка. Список литературы насчитывает 188 наименований, в том числе 77 на английском языке.

Подходы к изучению моделирования потоков парниковых газов

Помимо этого в агроэкосистеме можно наблюдать очень контрастные условия в течении одного сезона: от состояния без растительного покрова до максимального развития растений. Между периодами выращивания культур, почва остаётся без растительного покрова или покрытой растительными остатками, и на ней могут начать прорастать сорняки. В другом случае свободная от культуры территория может быть засеяна сидеральной культурой. Это приводит к значительным изменениям высоты полога растений, его структуры, индекса листовой поверхности и индекса растительной зоны. Как следствие, структура турбулентных потоков и альбедо изменяется в течении вегетационного периода. Так же наблюдаются значительные изменения суммарных потоков СО2 на уровне экосистемы и в течение сезона эти потоки будут как положительные, так и отрицательные.

У разных культур разные сроки посадки и сбора урожая, которые зависят от вида культуры и педоклиматических условий на территории произрастания. Например, в Европе и Северной Америке озимые культуры, как правило, высевают в период с сентября по декабрь (Eugster и др. 2010), а яровые культуры высаживают примерно в апреле-мае (например, яровая пшеница, рапс, картофель, кукуруза, подсолнечник). Следовательно, активные периоды роста и интенсивности ассимиляции потоков СО2 варьируются в зависимости от типа культур.

Продолжительность межсезонных периодов зависит от севооборота и может составлять от нескольких недель до нескольких месяцев. Для полей с одной культурой продолжительность межсезонного периода примерно одинакова, в то время как в севообороте она может варьироваться. Для обоих вариантов периоды между сбором урожая и высева/посадки срок составляет от месяца (для последующей озимой культуры) до 8-9 месяцев, когда урожай озимой пшеницы сопровождается весенним посевом. В период между посевом и сбором урожая накопления углерода в биомассе может достигнуть следующих значений: 0,810 кг /м2 в биомассе побегов кукурузы на юго-западе Франции (Beziat и др. 2009), 0,88 кг /м2 в биомассе побегов озимой пшеницы и 1,01 кг/м2 в биомассе побегов сахарной свеклы в Бельгии (Aubinet и др. 2009). При этом сухая биомасса последних двух культур составляет 2,6 кг/м2 и 1,97 кг/м2 соответственно (Moureaux и др. 2008). Для кукурузы полученные значения варьировались от 1,7 до 2,5 кг/м2 в Северной Америке (Suyker и др. 2005).

Для оценки круговорота углерода в биосфере приняты следующие показатели (Одум, 1975; Информационно-методическое обеспечение…, 2015):

1. Общая первичная продуктивность (ОПП, gross primary production, GPP) — это общая скорость фотосинтеза, включая СО2, которое за время измерений было израсходовано на дыхание. Представляет собой углерод, поглощаемый первичной продукцией. Его можно измерить в краткосрочном эксперименте (например, измерив интенсивность фотосинтеза).

2.Чистый экосистемный обмен (ЧЭО, net ecosystem exchange, NEE) — скорость обмена ОВ между экосистемой и атмосферой за вычетом того СО2, которое использовалось при дыхании растений. ЧЭО представляет собой весь углерод, ассимилированный растением, за вычетом дыхания растения: Соотношение ЧЭО: ОПП зависит от многих условий, но в большинстве случаев оно равняется 2 : 1, то есть 2ЧЭО : ОПП. Это основной показатель в нашем исследовании.

3. Чистая экосистемная продуктивность (ЧЭП, Net Ecosystem Production, NEP) представляет собой результат годичного цикла в экосистеме из продуцентов и деструкторов: ЧЭП = ЧЭО – дыхание органотрофов. Этот показатель важен для биосферных балансовых расчётов. Измеряется количеством углерода, накопившимся в биомассе за изучаемый цикл. В ЧЭО входит так же и вторичная продукция почвенных грибов и микроорганизмов. Теоретически это значение близко к нулю или чуть больше, за исключением каких-либо катастрофических локальных случаев (таких как опустынивание). ЧЭП (NEE), в отличие от ЧЭП (NEP), показывает поток между растительным покровом и атмосферой.

4. Экосистемное дыхание, интенсивность дыхания (Reco, ecosystem respiration) - скорость расходования растениями СО2 на дыхание.

Обычно эти величины измеряются на единицу площади экосистемы за единицу времени, например, [кг м-2 год -1] или [г м-2 сутки-1]

5. Чистая продуктивность биоценоза (ЧПБ, net-biome production, NBP) представляет собой сумму органического углерода, накопленного в течении длительного периода. В неё помимо биомассы входят устойчивые формы углерода (гумус, торф). Они составляют основной резервуар углерода, но определить их динамику крайне трудно. Чаще его считают по потере углерода – при распашке целины, отчуждение земель под горные разработки, строительство. Важно отличать потери при миграции (например, при эрозии) и интенсификации потери углерода (усиления дыхания при мелиорации затопленных земель). Чистый ЧПБ (NBP) экосистемный обмен СО2 (NEE) измеряемый в культурах методом турбулентных пульсаций может ежедневно достигать высоких значений. Общие потоки поглощения составляет от 9 до 13 г м-2день- 1 на полях озимой пшеницы (Baldocchi 2003; Soegaard и др. 2003; Anthoni и др. 2004; Moureaux и др. 2008; Beziat и др. 2009; Мешалкина и др.. 2015).

Аналогичные значения представлены для сои (Hollinger и др. 2005), рапса (Beziat и др. 2009), и сахарной свеклы (Moureaux и др. 2006). В Северной Америке, наблюдается максимальное общее поглощение в посевах кукурузы и составляет от 18 до 20 г м-2 день-1 (Pattey и др. 2001; Verma и др. 2005).

Исследования в ЦТЗ РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева: структура опыта и характеристика агроэкоценозов

Вмешивающиеся факторы, такие как растительные фенологические процессы (Curiel Yuste и др. 2004) и состояние грунтовых вод (Gaumont-Guay и др. 2006) может вызвать несоответствие между долгосрочными (например, ежегодными) и краткосрочными (например, суточными) параметрами отклика температуры (Q10). Годовое значение Q10 не может отражать истинную биотическую чувствительность к температуре, если в течение года начинают действовать факторы сезонных изменений (Curiel Yuste и др., 2004).

Это согласуется с продолжающейся дискуссией об использовании фиксированного (универсального) в зависимости от переменной (регулируемой средой) Q10 в прогнозировании углерода цикла (Mahecha и др. 2010). Исследования показали большие сезонные отклонения в температурной зависимости краткосрочных несмешанных оценок Q10 в лесных экосистемах при моделировании цикла (Janssens and Pilegaard, 2003; Curiel Yuste и др. 2004; Gaumont-Guay и др., 2006). Поскольку небольшое отклонение Q10 может вызвать значительное смещение в оценке потока (Xu and Qi 2001), использование постоянных сезонных Q10 в моделях может привести к существенным ошибкам в прогнозах будущих потерь углерода в почве. Поэтому, для более точной оценки потенциальных потерь углерода в почве должны оцениваться как долгосрочный, так и краткосрочный Q10.

Многие исследования показали, что увеличение температуры приводит к ускорению микробного дыхания, но большинство из этих исследований изучали почву в контролируемых лабораторных условиях, без учета многих экологических параметров, которые могут повлиять на чувствительность к температуре гидролитического микробного сообщества. Также не стоит при оценке Q10 забывать про раздельную оценку автотрофного и гетеротрофного дыхания, так как большая часть масштабных экспериментов до настоящего времени были сосредоточены на оценке только общего почвенного дыхания (Gaumont-Guay и др., 2006; Li и др., 2010; Ruehr and Buchmann 2010; Subke и др., 2011), а не последствий изменения климата на компоненты почвенного дыхания и значения Q10 каждого компонента. Примером корректной оценки Q10 может считаться статья Zhang S. и др., 2015, где проводится раздельная оценка автотрофного и гетеротрофного дыхания с использованием метода трансект на примере пастбищ Китая с разной интенсивностью выпаса и ряда полей с популярными в Китае сельхоз культурами. Известно, что выпас может влиять на почвенную эмиссию CO2 (Wayne и др., 2008) и кроме того, в целом, пастбищные сообщества довольно отзывчивы к изменению температуры (Paz-Ferreiro и др., 2012)

Было показано, что среднесуточная скорость дыхания почвы на полях под различными сельскохозяйственными культурами угодий росла в ряду пшеница - кукуруза - соя. В работе также рассматривалось воздействие по токи углерода из агроэкосистем различных типов обработки. Так авторы показали, что по сравнению с традиционной обработкой почвы, мульчирование соломой повышает интенсивность дыхания почвы, а гребневая (нарезка борозд) обработка почвы давала обратный эффект. На посевах пшеницы и сои, гребневая обработка почвы увеличила интенсивность дыхания, но на посевах кукурузы имела обратный эффект. Авторы делают вывод, что разные способы обработки почвы оказывали непосредственное влияние на активность почвенных микроорганизмов.

Накопленные на данный момент объем данных позволяет предположить, что ожидаемые изменения климата, выражающиеся в повышении температуры воздуха и почв, будут иметь неодинаковые последствия в различных климатических зонах. Так, например, повышение температуры почв в тундровой зоне может привести к гораздо более заметному усилению их дыхательной активности по сравнению с почвами умеренного климата.

Для еще более детальной оценки влияния температуры и влажности почв на интенсивность выделения СО2, среднесуточные значения потоков диоксида углерода были разбиты на классы по температуре (6 классов, шаг 5оС) и влажности, выраженной в % от ППВ (5 классов, шаг 20%). Значения температурных коэффициентов Q10 для интенсивности выделения СО2 рассчитывались дифференцировано с учетом средних значений в этих интервалах. Полученные величины Q10 для дыхательной активности дерново-подзолистой почвы варьировали от 0,72 до 7,64 в луговом ценозе, и менялись в более узких пределах – от 1,01 до 4,87 - в лесном ценозе. Как правило, значения температурного коэффициента в сходных интервалах температур повышались с увеличением влажности, а при одинаковой влажности значения Q10 уменьшались с ростом температуры. Обнаруженная тенденция была более строгой при интервальной оценке с шагом 10оС и имела больше исключений при более узком (5оС) ранжировании данных (Ананьева, 2012). Показано, что использование температурных коэффициентов теплого периода для расчета интенсивности выделения СО2 в холодное время года (а это наиболее распространенный прием, используемый исследователями для оценки зимней эмиссии), по всей вероятности, приведет, к заметному завышению (в 2-4 раза) потоков СО2 из почв в холодный период года и искажению реальных величин годовой эмиссии углекислого газа. И хотя, экспоненциальные модели с последующей оценкой температурного коэффициента Q10 являются в настоящее время наиболее популярными среди исследователей, их применение нельзя признать абсолютно правомерным для описания такого сложного процесса как дыхание почв. Необходимы поиск и разработка более адекватных функциональных зависимостей, связывающих скорость выделения СО2 из почв и ее гидротермические характеристики.

Агроэкосистема с посевами озимой пшеницы

Среднегодовые отклонения не составили боле одного градуса. Однако если сравнивать отклонения по модулю, значения будут равны 0,840С в 2013 году, 0,940С в 2014 году и 1,280С в 2015 году. Отклонения были ожидаемы, так как даже внутрипольная пестрота температуры почвы существенно варьирует, и тем более должна варьировать на участках с разным землепользованием. На территории обсерватории температура почвы измеряется на косимом многотравье с низкой антропогенной нагрузкой, а наши данные мы получаем с активно возделываемых сельскохозяйственных территорий

На метеорологической обсерватории им. В.А. Михельсона не ведётся подсчёт климатической нормы температуры почвы. По этой причине мы не можем сказать о тенденции, но представленные данные по температуре воздуха показывают однозначную динамику увеличения температуры.

Ожидаемо что в зимние месяцы температура почвы на глубине 5 см будет около 00С. Наиболее холодный месяц – декабрь 2014 года, температура почвы опустилась до -1,20С (-3,90С по данным обсерватории им. В.А. Ми-хельсона). Максимальная температура наблюдалась в июле 2014 года и составила 24,00С (24,30С по данным обсерватории) (табл. 2.9).

Таким образом, разница между данными, полученными со станций экомониторинга, и данными с обсерватории Михельсона, которые являются эталонными для данной территории, оказалась незначительной. Следовательно, расчёты потоков и пулов СО2, полученные на основе метеоданных со станций экомониторинга, можно считать верными, то есть не имеющими систематической ошибки.

В 2007 году в рамках инновационного проекта в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева был создан научный Центр точного земледелия (ЦТЗ) в составе Полевой опытной станции (Захаренко, 2008). В 2008 году заложен стационарный полевой опыт, в котором сравнивается эффективность традиционной технологии возделывания сельскохозяйственных культур и системы, основанной на принципах точного земледелия (Беленков, 2008; 2015). На территории Центра точного земледелия проводятся исследования технологий точного земледелия на 4-польном зернопропашном севообороте который включает в себя: викоовсяную смесь на корм, озимую пшеницу с пожнивным выращиванием горчицы на сидерат, картофель, ячмень.

Используются две технологии обработки почвы – отвальную на глубину 20–22 см оборотным плугом Eur Opal и минимальную на глубину 12–14 см комбинированным агрегатом Pegasus (Беленков и др., 2011). Исследование показало, что содержание агрономически ценных агрегатов (фракция 0,25-10 мм) в корнеобитаемом слое почвы была выше на варианте с отвальной технологией обработки на 9,0% - даже на фоне исходно повышенной внутрипольной пестроты плотности сложения (рис.2.2).

Рис. 2.2 Картосхема плотности сложения пахотного слоя почвы опыта точного земледелия, ориентированная на север. Более темный цвет соответствует большей плотности (Беленков, 2011)

Преимущество отвальной обработки почвы над минимальной проявилось в формировании благоприятного агрофизического состояния почвы, с более высокими показателями влажности, воздухообмена и меньшей плотностью сложения. Всхожесть картофеля на варианте с отвальной технологией возделывания выше на 4-6%, чем на варианте с минимальной обработкой. При этом выявлено небольшое преимущество точной технологии.

Полевой стационарный опыт заложен на общей площади более 6 га (245 м ширина х 250 м длина =61250 м2 площадь), систематически, двухъярусно, в двукратной повторности. Площадь делянки, где изучаются технологии, составляет 2760 м2. Ширина дорог и разворотных полос составляет от 8 до 25 м, ширина защитной полосы, отделяющей опыт от Лиственничной аллеи – 33 м. Схемы полей представлены на рисунках 2.3, 2.4 и 2.5.

В опыте изучаются два фактора – технологии возделывания полевых культур (фактор А) и приемы основной обработки почвы (фактор В). Традиционная технология возделывания культур (А1) основана на использовании современной техники с соблюдением рекомендуемых параметров, сроков и нормативных показателей их выполнения. Технология точного земледелия (А2) основана на принципах использования спутниковой навигационной системы GPS, с помощью которой корректируется выполнение агроприемов. Изучаемые приемы обработки различаются между собой по интенсивности и характеру воздействия на почву: отвальная (В1), минимальная (В2) и «нулевая» (В3).

Влияние культуры на интенсивность потока СО2 в изученных агроэкосистемах

Резкое снижение на обоих вариантах возделывания культур наблюдается 21 августа. Скорее всего к этому времени закончился эффект последействия корневых экссудатов и уровень почвенной эмиссии СО2 опустился с значений 22,24 до 11,22 гС-СО2/м2 в сутки на варианте с нулевой технологией возделывания, и с 12,77 до 4,80 гС-СО2/м2 в сутки на варианте с отвальной технологией возделывания.

Небольшое увеличение почвенной эмиссии наблюдается после посева озимой пшеницы на обоих вариантах. Посев произведён 3-5 сентября и эффект от возобновления активности почвенной биоты и растительности стал заметен к 26 сентября. Почвенная эмиссия в этот период возросла с 5,79 до 8,63 гС-СО2/м2 в сутки н варианте с нулевой технологией возделывания и с 8,43 до 11,52 гС-СО2/м2 в сутки на варианте с отвальной технологией возделывания.

Среднесезонное значение почвенной эмиссии на полях викоовсяной смеси выше на варианте с нулевой обработкой, несмотря на то, что значения Сорг в почве ниже на варианте с отвальной обработкой. На поле с отвальной обработкой оно составило 11,82 гС-СО2/м2 в сутки, а на варианте с нулевой на 23,2% выше: 14,56 гС-СО2/м2 в сутки. Это можно объяснить более целостной нетронутой биотой на варианте с минимальной технологией обработки.

Разница по урожайности викоовсяной смеси на двух вариантов обработки составляет 30,7% с преимуществом к отвальной обработке. Средняя урожайность на поле викоовсяной смеси с отвальной технологией обработки составляла 14,00-16,60 т/га, а на варианте с нулевой технологией обработки от 11,00 до 12,40 т/га (Беленков, 2014).

Таким образом, для полей викоовсяной смеси диапазон колебаний почвенного дыхания в течении вегетационного сезона составил от 4,80 до 22,24 гС-СО2/м2 в сутки. Максимум приходится период максимального роста растений (начало лета). Наблюдается увеличение эмиссии после уборки культуры. Коэффициент корреляции потока и температуры почвы составил от 0,79 до 0,80 в зависимости от типа обработки почвы. Коэффициент корреляции потока от влажности почвы составил от -0,55 до -0,58 в зависимости от обработки почвы

Исследование почвенной эмиссии СО2 поля засеянного культурой озимая пшеница проводилось в 2014 году возле станции экомониторинга «В». Наибольшую амплитуду в сезонной динамике почвенных потоков СО2 можно наблюдать на варианте с отвальной технологией обработки почвы. Однако по частоте колебаний лидирует вариант с нулевой обработкой.

Максимальные значения почвенной эмиссии СО2 наблюдались в весенний период. Максимальное значение для варианта с отвальной обработкой составляло 20,63 гС-СО2/м2 в сутки и пришлось на 19 мая, для варианта с нулевой обработкой это значение составило 15,71 гС-СО2/м2 в сутки и пришлось на 21 апреля. По сравнению с остальными культурами, где основной скачок приходился на период интенсивного роста растений, на культуре озимой пшеницы такой ранний скачок можно объяснить тем, что растения начали свою жизнедеятельность в этом сезоне не с фазы прорастания семени, а с фазы кущения, то есть растения уже были длинной 4-7 см, и корневая система уже была образована. Эти данные подтверждают исследования, произведённые в 2015 году возле станции «А» экомониторинга, где была схожая сезонная динамика, несмотря на различающиеся метеорологические условия.

Минимальные значения пришлись на 1 августа и равнялись 1,84 гС-СО2/м2 в сутки на варианте с отвальной технологией обработки и 1,77 гС-СО2/м2 в сутки на варианте с нулевой технологией обработки. Минимальные значения почвенной эмиссии СО2 можно наблюдать после того, как температура приблизилась к нулевой отметки. В этот период на обоих полях значения почвенной эмиссии не превышало 1,67 гС-СО2/м2 в сутки (рис 3.9, 3.10).

Максимальное температурное значение пришлось на 8 августа, когда температура почвы составила 23,70С. В этот период почвенная эмиссия на варианте с отвальной технологией обработки составила 1,84 гС-СО2/м2 в сутки, а на варианте с нулевой технологией обработки 1,77 гС-СО2/м2 в сутки. Как говорилось ранее, это были минимальные значения за сезон (исключая периодов с температурой около нуля и ниже). Этому способствовало несколько факторов: уже был произведён сбор урожая с этих полей, сидеральная культура, которая была уже высеяна, не успела взойти и влажность была близка к минимальной отметки. Эти три фактора способствовали снижению почвенной эмиссии СО2.

Сезонная динамика почвенной эмиссии на поле с посевами озимой пшеницы Минимальные значения температуры приходились на 16 января – 15 февраля. Температура почвы в этот период не превышала 0,60С. В этот период почвенная эмиссия составляла от 0,01 до 1,2 г С-СО2/м2 в сутки.