Поиск:

МОГУТ ЛИ ПОЧВЫ СЕЛЬХОЗУГОДИЙ РОССИИ ВЛИЯТЬ НА ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА?

16.10.2018 22:31:00 

Стратегическим условием устойчивого сельхозпроизводства выступает сохранение и увеличение содержания органического вещества (углерода) в почвах. С переходом к углеродовосстановительному и углерод сберегающему земледелию связывают также перспективу уменьшения концентрации парниковых газов в атмосфере, иными словами, деятельность по смягчению изменений климата. Задача состоит в том, чтобы создать положительный баланс углерода в пахотных, сенокосных и пастбищных почвах сельхозугодий, обеспечив увеличение запасов органического углерода в почвах и наземной биомассе.

Сельскохозяйственные земли Мира занимают 37% поверхности суши. Сельское хозяйство ответственно за 52% глобальных антропогенных выбросов метана и 84% закиси азота. Согласно последним научным оценкам, секвестрация органического углерода сельскохозяйственными почвами может в перспективе (2100-2150 гг.) снизить концентрацию углекислого газа (CO2) в атмосфере на 50-100 ГтC (ГтC – гигатонна углерода – 109 т). Такое снижение, без сомнения, окажет существенное смягчающее влияние на изменение климата, что выступает яркой демонстрацией огромного климаторегулирующего потенциала почв.

Глобальный технический потенциал сельского хозяйства (исключая выбросы от использования биотоплива) по смягчению изменений климата к 2030 г., учитывая все газы, оценивается в 5,5-6,0 Гт эквивалентов углекислого газа (Гт CO2-экв) в год, с экономическим потенциалом около 1,5-1,6; 2,5-2,7 и 4,0-4,3 Гт CO2-экв в год при ценах 20, 50 и 100 долл. США за тонну CO2-экв, соответственно. Кроме того, выбросы парниковых газов можно было бы сократить за счет замены ископаемого топлива для производства энергии сельскохозяйственным сырьем (растительными остатками, навозом и энергокультурами). Глобальный экономический потенциал снижения потребления энергии за счет использования биомассы, произведенной сельским хозяйством, оценивается в 0,64, 2,24 и 16,0 Гт CO2-экв в год при ценах 20, 50 и 100 долл. США за тонну CO2-экв, соответственно.

Средние оценки глобального потенциала смягчения последствий изменения климата в области управления пахотными почвами составляют порядка 0,2-0,22 Гт C в год к 2030 г. по цене углерода до 20 и до 50 долл. за тонну CO2-экв. Разница в оценках, частично, объясняется различиями в диапазоне вариантов управления СО2.

По данным ФАО, среди основных подходов сбережения или увеличения запасов органического вещества называют минимизацию обработок почвы, внесение органических удобрений, севообороты с включением посевов трав, сокращение периодов паров, объединение культур на одной и той же территории, а также агролесомелиорацию или живые изгороди и лесные буферы. Увеличение запасов органики также наблюдалось при переходе от традиционного к органическому земледелию. Перечисленные подходы имеют потенциал не только для увеличения содержания органического вещества, но и с целью сокращения потерь углерода в результате эрозии почв и для содействия восстановлению деградированных сельхозземель. Подход к развитию «природоохранного сельского хозяйства» объединяет многие из методов, указанных выше, и был предложен ФАО (2013) для консолидации усилий по смягчению последствий изменения климата и адаптации к последним при сохранении продуктивности сельхозкультур. Отмеченные выше подходы, должны быть тщательно адаптированы к местным условиям, конкретному экологическому, социально-экономическому и культурному контексту их реализации. Очевидно, что национальные/местные знания и традиционные формы управления земельными ресурсами должны определять выбор соответствующих подходов. 

При выборе наилучших подходов к устойчивому и эффективному использованию пахотных земель иногда также необходимо  рассмотреть компромиссы между результатами по смягчению последствий на единицу площади угодий и на единицу продукции. Например, повышение производительности за счет изменения технологии производства в районах малопродуктивного сельского хозяйства может в отдельных условиях зависеть от роста выбросов парниковых газов, но все равно может привести к нетто выгоде для смягчения последствий, если будет необходимо культивировать меньше земель для удовлетворения потребностей, и если новые методы будут социально и экологически устойчивыми в долгосрочной перспективе.

Рассмотренные выше примеры наглядно демонстрируют фундаментальность подходов к вовлечению почв в решение задачи смягчения изменения климата. При этом важно, что последнее тесно связано с устойчивым развитием сельхозпроизводства, т.е. увеличение содержания органики в почвах имеет двойную выгоду.

Отметим, что практика использования гумус сберегающих технологий в земледелии не являются новой в истории России. Достаточно сказать, что в СССР такие технологии были базовыми и обеспечивались многопольными севооборотами, применением органических удобрений и пр. Начиная с 90-х гг. этот опыт ушел, как бы, «в тень» в связи с экономическими трудностями сохранения сложных систем земледелия. Однако национальные подходы использования гумус сберегающих технологий хорошо документированы и сохранились. В настоящее время этот опыт приобретает востребованность и актуальность. Важной новой составляющей этой востребованности выступает оценка климаторегулирующего потенциала почв сельхозугодий России. Каков этот потенциал и что мы о нем знаем?

Предлагаемый ниже обзор основывается на результатах анализа новой цифровой базы почвенных данных России (Единый государственный реестр почвенных ресурсов России, 2014), включая применение современных информационных технологий и оригинальных моделей.

 

Запасы органического углерода в почвах

По нашим данным, запасы органического углерода в слое 0-1,0 м почв сельхозугодий России – около 28 ГтС (табл. 1). Из них 19,0 ГтС находятся в пахотных почвах и почти 9 ГтС – в почвах пастбищ. Верхний 0-0,3 м слой почв сельхозугодий аккумулирует около 11 ГтС в пахотных почвах и почти 6 ГтС в почвах пастбищ.

Таблица 1

Содержание органического углерода (ГтС) по слоям почв сельхозугодий

Использование

0–0,3 м

0–1,0 м

нативные

используемые

потеря

% от нативных

нативные

используемые

потеря

% от нативных

Пашня

13,47

10,84

2,63

20

22,60

19,02

3,58

16

Пастбища

6,37

5,92

0,45

7

10,02

8,92

1,10

11

Всего

19,84

16,75

3,09

16

32,61

27,94

4,68

14

 

За всю историю землепользования почвы пашни потеряли около 2.6 ГтС (20%) из слоя 0-0,3 м и 3,6 ГтС (16%) из слоя 0-1,0 м (табл. 1). Потери почвами пастбищ гораздо меньше и составляют для отмеченных слоев 0,5 ГтС (7%) и 1,1 ГтС (11%), соответственно. Суммарные потери органического углерода почвами сельхозиспользования – 3,1 ГтС (16%) из слоя 0-0,3 м и 4,7 ГтС (14%) из слоя 0-1,0 м. Приведенные данные свидетельствует о том, что сельхоздеятельность не ограничивается влиянием на запасы органического углерода только в поверхностных пахотных горизонтах почв, но затрагивает и их более глубокие слои, оказывая мощное воздействие на весь углеродный цикл наземных экосистем.

Мы дифференцировали потери почвенного органического вещества в зависимости от влияния водной эрозии и технологий сельхозпроизводства (табл. 2). Оказалось, что потери, связанные с водной эрозией, составляют около 15%. В значительной степени эти потери определяются природными факторами (рельефом, устойчивостью почв к разрушению). Вместе с тем, развитие эрозии может сдерживаться применением противоэрозионных технологий и др. приемами.

Таблица 2

Факторы снижения органического вещества в пахотных почвах

Слой, м

Общие

Технологии

Эрозия

ГтС

% от нативных

ГтС

% от нативных

ГтС

% от нативных

0-0,3

2,63

20

2,2

85

0,43

15

0-1,0

3,58

16

3,1

85

0,48

15

 

Большая часть потерь органики (85%) связана со способами использования земель (подбор возделываемых культур, технологии обработки почвы, разнообразие и количество применяемых удобрения и пр.). Таким образом, изменение культуры земледелия, включая внедрение адаптивно-ландшафтных систем, применение экологически обоснованных технологий и пр. может быть использовано для повышения запасов органического вещества в почвах.

Динамика содержания органического углерода

Содержание органического вещества в почвах – один из критериев их плодородия. По данным Госкомзема России, за 29-летний период 1967-1995 гг. запасы гумуса в пахотном слое сократились на 1,9 млрд т или на 13%. В пересчете на углерод эти потери составляют 1,1 ГтС. С позиций наших подсчетов, отмеченные потери значительно завышены, поскольку потери органического вещества в почвах определены как сумма рассчитанных балансов гумуса в почвах за отмеченный период и расчеты суммируют систематическую ошибку модели, завышая общую оценку потерь органического вещества. Кроме того в этих расчетах делаются ошибочные упрощения, принимая за константу объемный вес почвы (запасы органического вещества в тС/га рассчитывается как произведение процентного содержания углерода на объемный вес почвы), что приводит к завышению величины потери органики, так как снижение его содержания сопровождается уплотнением за счет ухудшения структуры почвы, т.е. увеличением объемного веса. Перечисленные и другие факты приводят к так называемым, «кажущимся», по выражению проф. Д.С. Орлова, потерям содержания органического вещества. Действительно, указанные потери должны привести к полной деградации органического вещества почв пашни за 200 лет использования, что, как известно, не наблюдается.

По нашим подсчетам, современный осредненный баланс органического углерода в пахотных почвах России составляет приблизительно минус 0,1 млн тС или минус 0,0008 тС/га в год при средних запасах – 8,2 т/га. Если принять уровень ошибки средней равный 5-10%, то это составит около 0,4-0,8 т/га. Иными словами, величина баланса намного меньше уровня ошибки измерений и может быть игнорирована. В почвах пастбищ баланс органического углерода иной – около минус 31 млн тС или 0,2 тС/га в год. При среднем запасе углерода в слое 0,3 м 7,3 т/га. Если принять уровень ошибки средней равный 5-10%, то это составит 0,4-0,7 т/га. Иными словами, величина баланса оказывается в 2-3 раза меньше уровня ошибки измерений и может быть также игнорирована. Т.е. баланс углерода в почвах сельхозугодий можно считать на данный момент близким к нейтральному. Такой вывод укладывается в общую картину глобальных оценок динамики содержания органического углерода при сельхозосвоении, которая хорошо аппроксимируется экспоненциальной функцией. Наибольшие потери органического углерода происходят в первые годы освоения. В дальнейшем, содержание органики углерода стабилизируется, достигая практически квазиравновесного состояния в течение 20 лет.

 

Залежные земли и восстановление содержания органического углерода

В последние десятилетия в России произошла значительная трансформация практики использования земель, включая изменение состава возделываемых культур, смену технологии производства, изменение площади обрабатываемых земель и др., что сопровождались увеличением площади залежных земель, т.е. земель больше года не используемых под посев сельхозкультур и под пар. На бытовом уровне их называют «заброшенными». Вместе с тем, залежные земли в системе учета земельного фонда страны, остаются в категории земель сельхозназначения, т.е. не меняют свое целевое назначение. Иными словами, за этими землями полностью сохраняется их правовой статус пахотных земель и, при возникновении благоприятных экономических условий, эти земли могут вновь вовлекаться в обработку без каких-либо дополнительных административно правовых согласований. Иными словами, ни о какой их «заброшенности» говорить нельзя.

Одна из особенностей залежных земель – восстановление содержания органического вещества. В последние годы появились публикации, представляющие этот углерод в качестве «неучтенного» в национальной инвентаризации резервуара, который ограничивает перспективы использования залежных земель. Логика здесь простая,  возвращение залежных земель в сельхозоборот привет к минерализации органического вещества почв, что интенсифицирует эмиссию СО2, что якобы противоречит национальным обязательствам по сокращению выбросов, поэтому должно накладывать ограничения на возвращение залежных земель в пашню. При этом не разъясняется правовой статус залежных земель, а также то, что они не имеют никаких законных обременений, включая гособязательства по сохранению в почвах уровня содержания углерода. Очевидно, что детали правового регулирования использования земель в России должны быть четко разъяснены, с тем, чтобы ни у кого не возникало ощущение игнорирования принятых международных обязательств  государства. Не зная этих деталей мировое общественное мнение может осложнить и без того непростую международную ситуацию для страны. Действительно, вопрос о консервации углерода в залежных землях официально в России не обсуждается. Напротив, в стране имплементируются программы о возвращении залежных земель в пашню.

 

Каковы объемы накопленного углерода в залежных землях

Если взять 27-летний период формирования залежных земель (1990-2017), то можно принять, что содержание органического углерода в почвах этих земель восстановлено до уровня нативных почв. Исходя из данных табл. 1, можно оценить объем накопления органического углерода в залежных почвах России в зависимости от их площади. Так, если в залежь перешло – 40 млн га (30%) площади пашни, то объем перетока углерода в системе «атмосфера-биомасса-почва» – около 1,2 ГтС (1 м слой почвы), т.е. 4404 млн т CO2-экв. Для сравнения, эта величина в 1,5 раза превышает совокупный годовой выброс парниковых газов в РФ. Согласно глобальным обобщениям, наземные экосистемы Мира за 19-летний период (1990-2009) секвестрировали около 5,2 ГтС. Таким образом, залежные земли России поглотили около 23% глобального объема, что свидетельствует об огромной роли почв страны в регулировании глобального цикла углерода.

 

«4 промилле»

Международная инициатива «4 промилле» – одно из направлений вовлечения почв в мероприятия по смягчению глобального изменения климата. Её суть в том, что антропогенное увеличение концентрации СО2 в атмосфере может быть компенсировано секвестрированием углерода почвами в количестве 4 промилле в год. С этой целью предлагается стимулировать на глобальном уровне технологии использования почв, стимулирующие фотосинтез и поступление углерода в почвы. Учитывая сложности управлением балансом органического углерода в естественных почвах тундры и таежно-лесной зоны, можно оценить потенциал накопления почвенного органического углерода в пахотных почвах сельхозугодий. При этом нам представляется, что именно восстановление содержания органики в пахотных почвах может выступать ближайшей задачей инициативы «4 промилле» в приложении к России.

Насколько достижимы цели «4 промилле» для пахотных почв России? Общие потери органического углерода пахотных почв сельхозугодий в слое 0-1,0 м – около 2,4 ГтС (с учетом залежных земель), средняя потеря – около 16 тС га. Следовательно, «4 промилле» составят около 0,03 тС/га. Эта величина может быть накоплена путем внесения 1 т навоза/га с учетом принятого для районов Нечерноземья, Восточной Сибири и Дальнего Востока коэффициента гумификации 0,05. В лесостепных и степных районах доза может быть уменьшена в 1,5 раза, т.е. составит 0,75 т/га. Иными словами, цели «4 промилле» для России вполне достижимы.

Другими реалистичными мероприятиями, направленными на накопление органического углерода, могут быть повышение урожайности, увеличение в севообороте посевов трав, минимизация обработок и др. В России накоплен огромный опыт управления гумусовым состоянием почв, который должен быть востребован для решения вызовов, связанных с изменением климата.

 

Основные выводы

Каков же ответ на поставленный в начале статьи вопрос о том, каков климаторегулирующий потенциал почв сельхозугодий России и что мы о нем знаем?

По нашим подсчетам переход отечественного земледелия на углерод сберегающие технологии имеет потенциал секвестрации почти 2,2 ГтС, т.е. около 8808 млн т CO2-экв, что составляет почти три годовых совокупных выброса парниковых газов страны. Даже в условиях относительно низких котировок современных международных цен на CO2-экв (3-4 Евро за 1 т CO2-экв) общая величина стоимости поглощенного углерода составит 25-35 млрд Евро, т.е. это прямая величина увеличения стоимостной ценности почвенных ресурсов России. При этом за счет увеличения содержания органического вещества будет существенно улучшено качество пахотных почв страны, повысится их естественное плодородие. В итоге это позволит существенно снизить использование минеральных удобрений и перейти к производству биологически чистой продукции. Конечно, мы говорим о потенциале, т.е. о некотором максимуме, но этот потенциал есть, и он абсолютно реален. Сама цель смягчения климатических изменений и повышения продуктивности пахотных земель, т.е. получения «двойной выгоды», заслуживает серьезного внимания.

 Отечественная наука занимается органическим веществом почв более 200 лет. В СССР, при дефиците и высокой стоимости минеральных удобрений, были созданы уникальные, не имеющие аналогов в мире, углерод сберегающие технологии получения урожаев. Этот огромный опыт не только не забыт, но сейчас и усилен применением современных цифровых информационных технологий, позволяющих оптимизировать углеродный цикл на каждом отдельном поле. На наш взгляд, это достойная цель и пришло время заняться работой.

Насколько реально, а не на словах, Россия движется к «зеленой экономике»? Стала ли сигналом к действию для правительства и бизнеса, утвержденная в 2009 г. Климатическая доктрина России? Если проанализировать сценарии совокупных выбросов парниковых газов, приведенные в 7-м национальном сообщении, то легко обнаружить, что сценарии следуют трендам развития экономики страны, на которые декларируемая «стратегия» не оказывает видимого влияния. Таким образом, движение к «зеленой экономике» в нашей стране, к сожалению, носит, во многом, декларативный характер. В одном из выступлений, бывший советник Президента России по климату А.И. Бедрицкий заявил: «Мы не рассматриваем отказ от углеводородов в качестве способа снижения выбросов парниковых газов, в рамках выполнения взятых на себя обязательств в среднесрочной перспективе. Необходимо искать новые рецепты с учетом текущей и прогнозируемой экономической ситуации, планов социального-экономического развития, учитывать национальные особенности и интересы страны». Не праздным вопросом, к высказанному заявлению,  будет, «как это достичь»? В статье мы хотели показать, что рецепты есть!

В.С. СТОЛБОВОЙ, д.г.н.,
И.Ю. САВИН, чл.-корр. РАН,
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Бюллетень

© 1998-2015, Национальное информационное агентство «Природные ресурсы»
При перепечатке ссылка на источник обязательна
Адрес: 142784, г. Москва, г.п. Московский, Бизнес-парк "Румянцево", офис 352-Г, НИА-Природа тел./факс: 8(495)240-51-27, e-mail: nia_priroda@mail.ru