Дихання ґрунту як інструмент екологічної рівноваги, або навіщо вимірювати CO₂

Вітаю!

Чи Ви знали, що ґрунт дихає? Так, він дихає і при цьому виділяє в 10 разів більше вуглекислого газу в атмосферу Землі, ніж викиди транспорту, заводів і фабрик. До речі, CO₂ – це основний газ, збільшення концентрації якого викликає парниковий ефект. Але чи ховається проблема глобального потепління саме в ґрунті й навіщо вимірювати його «дихання»?

Дихання ґрунту – це процес вивільнення діоксиду вуглецю (CO₂) з поверхні ґрунту в результаті життєдіяльності його біотичної частини, тобто бактерій, грибів і навіть дощових черв’яків. Біота перетворює первинну органічну речовину ґрунту у вигляді рослинних і тваринних решток за два послідовних етапи: це мінералізація та гуміфікація. Як наслідок процесу мінералізації утворюється велика кількість вуглекислого газу, відбувається вивільнення сполук основних макро- й мікроелементів. Гуміфікація – процес консервування органічних сполук у вигляді стійких до розкладання гумусових речовин: гумінових кислот, фульвокислот і гуміну, що на 50–60 % складаються з вуглецю. Тобто ґрунту властиво як втрачати вуглець через виділення вуглекислого газу, так і накопичувати у вигляді стійких органічних речовин.

У природних умовах непорушений ґрунт характеризується стабільним накопиченням запасу органічної речовини за рахунок переваги надходження вуглецю над його виносом. Середньостатистичні дані свідчать, що на цілинних ґрунтах збільшення родючого шару відбувається зі швидкістю 1 см на 100 років. Причому цей процес інтенсивніше проходить за наявності трав’яної рослинності, помірного зволоження, рівнинного ландшафту й підвищеної сонячної активності. Ці процеси ґрунтоутворення, характерні для більшості території України, дали нам унікальні ґрунти – чорноземи, які відомі всьому світу високою родючістю. Процес дихання непорушеного ґрунту вирізняється стабільністю, змінюючи інтенсивність протягом сезону.

Будь-який обробіток сільськогосподарських угідь тимчасово збільшує аерацію ґрунту, внаслідок чого підвищується інтенсивність дихання й більше вуглецю втрачається в атмосферу. Сучасні реалії землекористування, як-от майже повна відсутність внесення органічних добрив, інтенсивний обробіток ґрунту, високий винос вуглецю врожаєм і побічною продукцією, нестабільність погодних умов – усе це спричиняє зменшення вмісту органічної речовини ґрунту, а отже, зниження його родючості.

У контексті змін клімату й погіршення родючості сільськогосподарських ґрунтів постає питання вдосконалення технологій вирощування культур і дослідження механізмів дихання ґрунту для зменшення втрат вуглецю.

Застосування

Визначення інтенсивності дихання необхідне для розуміння ступеня мікробіологічної активності під час:

• Оцінювання біотичної стабільності різних типів ґрунтів
• Дослідження субстратів для вирощування рослин
• Компостування
• Аргументації роботи деструкторів рослинних решток
• Екомоніторингу територій, які зазнали впливу бойових дій
• Дослідження відновлювальної здатності ґрунту після пожеж
• Іншої діяльності

Обладнання для визначення дихання ґрунту

Дихання ґрунту вимірюють різними способами й обладнанням залежно від поставлених завдань. Загалом дослідження можна проводити за допомогою:

• Портативних систем – для встановлення інтенсивності потоку CO₂ на визначеному місці. Переваги: мобільність, висока продуктивність, неруйнівний аналіз, максимальна наближеність до природних умов.
• Лабораторних респірометрів – для вимірювання інтенсивності потоку CO₂ у часі. Переваги: дослідження респірації зразка в контрольованих умовах.
• Іншого обладнання. Наприклад, індикаторних тестів Solvita. Переваги: швидкість, доступність, інформативність.

Зупинюся детальніше на цих трьох способах досліджень і розкажу про обладнання.

1. Портативний газоаналізатор SOIL FLUX із модулем GPS

Портативний газоаналізатор призначений для одночасного вимірювання CO₂, O₂, CH₄, Rn, H₂, H₂S, SO₂ в польових умовах та з прив’язкою до місцезнаходження. Прилад оснащений датчиками для вимірювання концентрації газів усередині вимірювальної головки. Програмне забезпечення розраховує потік газів безпосередньо на місці й виводить результати на екран телефону чи планшета через підключення Bluetooth. Це універсальний газоаналізатор для потреб агрономії, виробництва органічних добрив і субстратів, кормовиробництва, гірничо-видобувної промисловості, будівництва тощо.

2. Тести для вимірювання дихання ґрунту, Solvita

Принцип тесту Solvita базується на вимірюванні кількості CO₂, що виділяють мікроорганізми за 24 години. Індикатором інтенсивності дихання є зонд, який працює за інноваційною технологією – тонкошаровою гель-хроматографією. Дослідну пробу ґрунту попередньо висушують, просіюють і повторно зволожують. Цей процес необхідний для активації життєдіяльності мікроорганізмів та відомий під назвою «CO₂-вибух». До ґрунтової проби додають зонд Solvita й поміщають у герметичний контейнер на 24 години. Результати тесту можна спостерігати як візуально, так і кількісно способом зчитування аналізатором.

3. Респірометр IRTH CO₂

Лабораторні респірометри використовують для вимірювання природного базального дихання ґрунту, швидкості біодеградації органічних матеріалів, таких як біопластик, органічні відходи, субстрати тощо. Це унікальне рішення від Woods End Laboratories – лідера в галузі науки й технологій щодо дослідження здоров’я ґрунту і взаємодії промисловості з ґрунтовим середовищем.

Тисніть «Зв’язатися з експертом» – і ставте мені запитання!

Точних Вам досліджень і здорових ґрунтів!

Євгеній Іваницький,

експерт галузевої групи «Агро»