Оценка содержания углерода в сельскохозяйственных почвах Европейской территории России для климатических проектов

Почвы и их органическое вещество (ПОВ) признаны главным регулятором глобального цикла углерода. Вместе с тем, результаты расчетов содержания ПОВ не учитываются в формировании задач климатических проектов и остаются невостребованными. Цель исследования – продемонстрировать перспективу анализа содержания ПОВ для планирования и принятия решений в рамках программ, реализуемых в секторе землепользования, изменений землепользования и лесного хозяйства. В исследовании использованы современные цифровые базы почвенных данных, обработанные средствами QGIS. На примере сельскохозяйственных почв Европейской территории России показано, что запасы ПОВ в 0.3-метровом слое базового 1990 г. составляли 7.0 Гт С на пахотных угодьях и 3.1 Гт С на пастбищных землях. Выявлено, что за весь период времени сельскохозяйственного использования содержание ПОВ снизилось на 1.8 Гт С (21% от исходного содержания) на пашнях и на 0.3 Гт С (9% от исходного содержания) на пастбищах. Суммарная потеря ПОВ из 0.3-метрового слоя составила около 2.1 Гт С (около 7.7 Гт СО₂-экв.), что в пять раз превышает совокупный выброс парниковых газов РФ в 2020 г. Суммарно потери ПОВ из 0.3–1.0 м слоя пашен и пастбищ составили около 1.4 Гт С или 5.2 Гт СО₂-экв., что достигает почти 70% от потерь поверхностного 0.3-метрового слоя. Предлагается включить более глубокие горизонты сельскохозяйственных почв в национальный стандарт по учету выбросов и поглощения парниковых газов. Показан подход к использованию пространственного распределения ПОВ для предварительного планирования климатических проектов в рамках сектора землепользования, изменений землепользования и лесного хозяйства. Для практической организации проектов поглощения парниковых газов требуются детальные обоснования. Выполненные исследования гармонизированы с требованиями Межправительственной группы экспертов по изменению климата, что подтверждает потенциал использования почв в климатических проектах РФ.

1. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. РАН. Комиссия по сохранению и разработке научного наследия академика В.И. Вернадского / ред. А.Л. Яншин. Институт геохимии и аналитической химии. М.: Наука, 1994. 669 с.

2. Глазовская М.А. Роль и функции педосферы в геохимических углеродных циклах // Почвоведение. М.: Наука, 1996. № 2. С. 174–186.

3. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения Российской Федерации в 2020 году. М.: ФГБНУ “Росинформагротех”, 2022. 384 с.

4. Докучаев В.В. Учение о зонах природы и классификация почв. Собрание сочинений. М.–Л.: Изд-во АН СССР, 1951. Т. 6. С. 375–535.

5. Единый государственный реестр почвенных ресурсов России. Версия 1.0 / ред. А.Л. Иванов, С.А. Шоба. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2014. 768 с.

6. Единая федеральная информационная система о землях сельскохозяйственного назначения и землях, используемых или предоставленных для ведения сельского хозяйства в составе земель иных категорий. Руководство пользователя. 2020. 117 с.

7. Иванов А.Л., Столбовой В.С. Инициатива “4 Промилле” – новый глобальный вызов для почв России // Бюл. Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2019. № 98. С. 185–202. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2019-98-185-20

8. Когут Б.М., Семенов В.М. Оценка насыщенности почвы органическим углеродом // Бюл. Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2020. № 102. С. 103–124.

9. Крылатов А.К. и др. Динамика баланса гумуса на пахотных землях Российской Федерации. М.: Госкомзем России, 1998. 60 с.

10. Национальный доклад “Глобальный климат и почвенный покров России: оценка рисков и эколого-экономических последствий деградации земель, адаптивные системы и технологии рационального природопользования (сельское и лесное хозяйство)” / под ред. А.И. Бедрицкого. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, ГЕОС. 2018. 286 c. ISBN 978-5-89118-762-2

11. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество в почвах России. М.: Наука, 1996. 256 с.

12. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.

13. Романовская А.А., Нахутин А.И., Гинзбург В.А. и др. Национальный доклад о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом за 1990–2020 гг. М., 2022. Ч. 1. 468 с.

14. Столбовой В.С., Гребенников А.М., Оглезнев А.К. и др. Реестр индикаторов качества почв сельскохозяйственных угодий Российской Федерации. Версия 1.0 / Коллективная монография. Иваново: ПресСто, 2021а. 260 с. ISBN 978-5-6046374-0-1

15. Столбовой В.С., Гребенников А.М., Оглезнев А.К., Шилов П.М., Филь П.П. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2021621903 “Информационно-справочная база данных индикаторов качества почв сельскохозяйственных угодий РФ”. 2021б.

16. Тюрин И.В. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании и плодородии. Л.: Сельхозгиз, 1937. 287 с.

17. Крылатов А.К., Родин А.З., Носов С.И. Физико-химические свойства почв сельскохозяйственных угодий и баланс гумуса в пашне Российской Федерации. М.: Русслит, 1996. 392 c. ISBN 5-86508-049-0

18. Baldock J.A., Skjemstad J.O. Role of the soil matrix and minerals in protecting natural organic materials against biological attack // Organic Geochem. 2000. Vol. 31. № 7–8. P. 697–710.

19. Batjes N.H. Total carbon and nitrogen in the soils of the world. European J. of Soil Sci. 1996. Vol. 47. № 2. C. 151–163.

20. Bolin B. et al. Global carbon cycle: SCOPE 13. NY: John Wiley & Sons, 1979. № CONF-7703140.

21. IPCC, 2000. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2000) / J. Penman, D. Kruger, I. Galbally, T. Hiraishi, B. Nyenzi, S. Emmanuel, L. Buendia, R. Hoppaus, T. Martinsen, J. Meijer, K. Miwa, K. Tanabe (Eds.). Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories. IPCC/OECD/IEA/IGES, Hayama, Japan.

22. IPCC, 2003. Intergovernmental Panel on Climate Change Good Practice Guidance for Land Use, Land-Use Change and Forestry IPCC National Greenhouse Gas Inventories Programme UNEP / J. Penman, M. Guitarsky, T. Hiraishi (Eds.). Hayama: Inst. Glob. Envir. Strateg., 2003.

23. IPCC, 2006. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme / H.S. Eggleston, L. Buendia, K. Miwa, T. Ngara, K. Tanabe (Eds.). Hayama: Inst. Glob. Envir. Strateg., 2006.

24. IPCC, 2021. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Annex VII: Glossary / J.B.R. Matthews, V. Möller, van Diemen R., J.S. Fuglestvedt, V. Masson-Delmotte, C. Méndez, S. Semenov, A. Reisinger (Eds.). Cambridge; NY: Cambridge Univ. Press, 2021. P. 2215–2256. https://doi.org/10.1017/9781009157896.022

25. Hiederer R., Jones R.J.A. Development of a Spatial European Soil Property Data Set. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 2009. 30 p. ISBN 978-92-79-12535-5, ISSN 1018-5593. https://doi.org/10.2788/19220

26. Lal R. Managing soils for negative feedback to climate change and positive impact on food and nutritional security // Soil Sci. and Plant Nutrition. 2020. Vol. 66. № 1. P. 1–9. https://doi.org/10.1080/00380768.2020.1718548

27. Lehmann J., Kleber M. The contentious nature of soil organic matter // Nature. 2015. Vol. 528. № 7580. P. 60–68.

28. Minasny B., Malone B.P., McBratney A.B. et al. Soil carbon 4 per mille // Geoderma. 2017. Vol. 292. P. 59–86. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.01.002

29. Paustian K., Larson E., Kent J., Marx E., Swan A. Soil C Sequestration as a Biological Negative Emission Strategy // Front. Clim. 2019. P. 1–8. https://doi.org/10.3389/fclim.2019.00008

30. Poulton P. et al. Major 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. 2018. Vol. 24. № 6. P. 2563–2584.

31. Schmid M.W.I., Torn M.S., Abiven S., Dittmar T., Guggenberger G., Janssens I.A. et al. Persistence of soil organic matter as an ecosystem property // Nature. 2011. Vol. 478. P. 49–56. https://doi.org/10.1038/nature10386

32. Six J., Frey S.D., Thiet R.K., Batten K.M. Bacterial and Fungal Contributions to Carbon Sequestration in Agroecosystems // Soil Sci. Society of America J. 2006. Vol. 70. P. 555–569. https://doi.org/10.2136/sssaj2004.0347

33. Six J., Conant R.T., Paul E.A., Paustian K. Stabilization mechanisms of soil organic matter: implications for Csaturation of soils // Plant and Soil. 2002. Vol. 241. P. 155–176. https://doi.org/10.1023/A:1016125726789

34. Stevenson F.J. Humus chemistry: genesis, composition, reactions. John Wiley & Sons, 1995. 512 p.

35. Stewart C.E., Paustian K., Conant R.T. et al. Soil carbon saturation: concept, evidence and evaluation // Biogeochemistry. 2007. Vol. 86. P. 19–31.

36. Stolbovoi V. Carbon in Russian soils // Climatic Change. 2002. Vol. 55. № 1–2. P. 131–156.

37. Stolbovoy V. Carbon in agricultural soils of Russia. In: Soil Organic Carbon and Agriculture: Developing Indicators for Policy Analyses. Proceedings of an OECD expert meeting, Ottawa Canada / C.A.S. Smith (Ed.). Ottawa: Agricult. Agri-Food; Paris: OECD, 2002. P. 301–306.

38. Stolbovoy V., Ivanov A. Carbon Balance in Soils of Northern Eurasia // Soil Carbon. Progress in Soil Science / A.E. Hartemink, K. McSweeney (Eds.). 2014. P. 381–391. https://doi.org/10.1007/978-3-319-04084-4_38

39. Technical specifications and country guidelines for Global Soil Organic Carbon Sequestration Potential Map (GSOCseq). Rome: FAO, 2020. 34 p.

40. Watson R.T., Noble I.R., Bolin B. et al. Land Use, Land Use Change, and Forestry. IPCC Special Report. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2000. 375 p.

41. Zimov S.A., Schuur E.G., Chapin F.S. Permafrost and the global carbon budget // Science. 2006. Vol. 312. № 5780. P. 1612–1613.