В глобальном цикле углерода почва занимает третье место по величине своего пула после литосферы и океана. Более чем в 4 раза запас углерода в почве превосходит запас углерода в атмосфере и почти в 6 раз — запас углерода в растительности. Территория России играет важную роль в этом большом общем пуле углерода в почве — при площади суши в 10% запас углерода в почве достигает почти 1/5 части.
Известно, что распределение углерода в почве неравномерно: большая его часть содержится в верхнем слое (30 см) — это 50% от всех запасов углерода в однометровом почвенном слое. Именно этот слой распахивается, и он подвержен наибольшим изменениям в процессе использования.
«Здоровая» почва на протяжении веков смягчала негативные последствия потепления климата, выступая постоянно действующим стоком атмосферного углерода. Роль человеческого фактора велика, поскольку применяемые агротехнологии оказывают существенное влияние на почвенные запасы углерода.
Известно, что нативная почва находится в природном равновесии и запасы углерода в ней могут находиться достаточно долго в природном равновесии. Но если мы распахиваем почву, то происходит дегумификация профиля и углерод теряется из почвы. При этом почва так устроена, что в ней остается запас углерода, который исчезнуть не может. Даже в результате неграмотного использования все равно наступит квазиравновесное состояние, когда почва терять углерод не будет. Это касается, например, деградированных почв, в них все равно какой-то запас углерода будет оставаться на стабильном уровне. Если же применять гумус-сберегающие технологии и не использовать почву в сельском хозяйстве, то будет происходить обратный процесс — накопление углерода, и через какое-то время почва придет в квазиравновесное состояние, так как рост углерода не будет происходить бесконечно.
В России в середине 50-х годов происходила целинная кампания, и мы оценили, сколько же углерода было потеряно почвами за это время. Площадь распаханных земель за 10 лет составила более 45 млн. га, скорость потерь достигала полторы тонны углерода на гектар в год. По данным литературы, при освоении целинных земель первые 10-20 лет каждый гектар земли теряет около 25% исходного количества органического вещества. В национальном докладе, опубликованном в 2018 году, было показано, что в России распаханные почвы потеряли около 20% органического вещества из пахотного слоя и около 16% из метрового слоя.
Согласно нашим оценкам, обратный процесс идет в залежных почвах. С возрастом залежи увеличивается и запас углерода в почве. Таким образом, оставление деградированных пахотных земель под залежью можно рассматривать как один из видов углеродосберегающих технологий, особенно в первые годы после «забрасывания».
Если вовлекать молодые и старые залежи в использование, результаты будут чуть разные, но тенденции одинаковые: при возделывании культур на залежных почвах идут существенные потери углерода.
После саммита по климату в Париже (2015 г.) международным почвенным сообществом в 2019 г. была запущена Инициатива «4 промилле». Миссия этой инициативы — показать, что состояние сельскохозяйственных почв может играть существенную роль как в обеспечении продовольственной безопасности, так и в вопросах изменения климата. Она призвана дополнить ряд необходимых мер по всестороннему сокращению выбросов парниковых газов на планете. Инициатива предлагает всем участникам и партнёрам разрабатывать и реализовать практические программы по связыванию и накоплению углерода в почвах как более широким использованием почвосберегающих технологий, так и другими альтернативными методами (например, точечное земледелие, организация лесополос, залужение и др.). Целью инициативы «4 промилле» является привлечение сельхозорганизаций и фермеров к переходу на устойчивое почвосберегающее земледелие.
Аграрный сектор РФ является существенным источником парниковых (климатически активных) газов, значимым потребителем энергии и ресурсов в виде удобрений, а эффективность земледельческой отрасли зависима от метеорологических условий. В соответствии с оценками, представленными в Национальном кадастре инвентаризации парниковых газов за 2019 г., выбросы в атмосферу от возделываемых с/х угодий в РФ составили 79 млн т CO2 экв. или чуть более 3% от всей антропогенной эмиссии СО2 .
Инструментом для увеличения углеродопоглощающей емкости почв является регенеративное земледелие (почвосберегающие агротехнологии)
Принципы:
- минимизация обработок почвы (No-till, Mini-till);
- применение длинноротационных севооборотов, покровных и промежуточных посевов;
- обязательное включение в севообороты бобовых культур и многолетних трав с высокой долей подземной фитомассы;
- обеспечение высокой плотности посевов, возврат побочной продукции культур в почву;
- селекция высокопродуктивных сортов, устойчивых к погодным аномалиям и болезням;
- увеличение и расширение ассортимента органических удобрений;
- применение новых видов биоудобрений и растительных биостимуляторов второго поколения.
Обработка почв «убивает» атмосферу. Если мы используем регенеративное земледелие, то происходит поглощение СО2, улучшается водный режим и в то же время почвы не теряют воду. При традиционных технологиях идет деградация почв, выбросы СО2 высокие в атмосферу, почвы подвергаются эрозии и становятся более чувствительны к климату. Чем глубже мы обрабатываем почвы, тем более высокими становятся потери углерода из почв.
В работе японских исследователей, опубликованных 10 лет назад на основе сравнения, было проанализировано порядка 30 источников и в итоге показано, что нулевая обработка по сравнению с интенсивной и средней приводит к накоплению углерода в почве от 3.8-4.6 тонн углерода на гектар. No-till технологии могут помочь нам в реализации инициативы «4 промилле».
Результат применения почвосберегающих агротехнологий:
- устойчивость растениеводческой отрасли;
- рост биопродуктивности сельскохозяйственных культур;
- накопление органического углерода в почве;
- снижение выбросов СО2 за счет уменьшения числа обработок;
- уменьшение потребности в минеральных удобрениях;
- оздоровление деградированных с/х почв, восстановление почвенного плодородия;
- расширение биоразнообразия экосистем;
- выход на новый, высокомаржинальный растущий международный рынок;
- повышение качества и конкурентоспособности российской сельхозпродукции;
- привлекательность для крупных и мелких товаропроизводителей.
Согласно прогнозам (Lal, 2020), при внедрении агробиотехнологий, которые создают положительный баланс углерода в почвах и экосистемах, совокупная углерод-депонирующая способность почв мира в последующие 80 лет (2020-2100 гг.) может оцениваться в 178 млд тонн C для почвы, 155 млд тонн C для биомассы, что составляет для земной биосферы в целом 333 млд тонн C (или 4 млд тонн С ежегодно).
При переводе на современные агробиотехнологии 50% пахотных угодий (около 40 млн га) снижение уровня выбросов парниковых газов составит 50-60% от современных объемов. Запасы углерода в почвах сельхозназначения будут увеличиваться на 8-12 млн т С (или 29-44 млн т СО2-экв) ежегодно, что позволит сделать аграрную отрасль экономики углеродонейтральной и полностью обеспечить продовольственную безопасность страны.
Сложности реализации инициативы:
- отсутствие нормативно-законодательной базы по переходу к высокопродуктивному и экологически чистому агрохозяйству.
- затраты на переоснащение агропредприятий под современные технологии.
- отсутствие государственной системы мониторинга запасов углерода в наземных экосистемах, инвентаризации источников и стоков парниковых газов.
- ожидаемый эффект от внедрения современных агротехнологий может быть достигнут через 3-5 лет.
- положительный эффект после внедрения может снизиться спустя 20-30 лет за счет достижения естественного уровня насыщения почв углеродом.
Регенеративное земледелие и природоподобные технологии — это win-win стратегия, от которой выигрывают все — производители, общество и природа. Жить в гармонии с природой, а не использовать ее — это тот механизм, который способен остановить климатическую катастрофу. Мы всегда будем иметь преимущество и огромный успех, если будем правильно управлять возможностями. Из почвы нужно извлекать пользу, а не эксплуатировать ее.
В целом, применяя почвосберегающие технологии, мы можем увеличить углеродосеквестрирующую способность почвы.
