Дыхание почвы как инструмент экологического равновесия, или зачем измерять CO₂

Приветствую!

Знали ли Вы, что почва дышит? Да, она дышит и при этом выделяет в 10 раз больше углекислого газа в атмосферу Земли, чем выбросы транспорта, заводов и фабрик. Кстати, CO₂ – это основной газ, увеличение концентрации которого вызывает парниковый эффект. Но кроется ли проблема глобального потепления именно в почве и зачем измерять ее «дыхание»?

Дыхание почвы – то процесс высвобождения диоксида углерода (CO₂) с поверхности почвы в результате жизнедеятельности ее биотической части, то есть бактерий, грибов и даже дождевых червей. Биота превращает первичное органическое вещество почвы в виде растительных и животных останков за два последовательных этапа: это минерализация и гумификация. Как следствие процесса минерализации образуется большое количество углекислого газа, происходит высвобождение соединений основных макро- и микроэлементов. Гумификация – процесс консервирования органических соединений в виде устойчивых к разложению гумусовых веществ: гуминовых кислот, фульвокислот и гумина, которые на 50–60 % состоят из углерода. То есть почве свойственно как терять углерод из-за выделения углекислого газа, так и накапливать в виде стойких органических веществ.

В естественных условиях ненарушенная почва характеризуется стабильным накоплением запаса органического вещества за счет преимущества поступления углерода над его выносом. Среднестатистические данные свидетельствуют, что на целинных почвах увеличение плодородного слоя происходит со скоростью 1 см на 100 лет. Причем этот процесс более интенсивно проходит при наличии травяной растительности, умеренного увлажнения, равнинного ландшафта и повышенной солнечной активности. Эти процессы почвообразования, характерные для большинства территории Украины, дали нам уникальные почвы – черноземы, известные всему миру высоким плодородием. Процесс дыхания ненарушенной почвы отличается стабильностью, меняя интенсивность в течение сезона.

Любая обработка сельскохозяйственных угодий временно увеличивает аэрацию почвы, в результате чего повышается интенсивность дыхания и больше углерода теряется в атмосферу. Современные реалии землепользования, к примеру, почти полное отсутствие внесения органических удобрений, интенсивная обработка почвы, высокий вынос углерода урожаем и побочной продукцией, нестабильность погодных условий – все это приводит к уменьшению содержания органического вещества почвы, а следовательно, снижению ее плодородия.

В контексте изменений климата и ухудшения плодородия сельскохозяйственных почв встает вопрос усовершенствования технологий выращивания культур и исследования механизмов дыхания почвы для уменьшения потерь углерода.

Применение

Определение интенсивности дыхания необходимо для понимания степени микробиологической активности во время:

• Оценки биотической стабильности разных типов почв
• Исследования субстратов для выращивания растений
• Компостирования
• Аргументации работы деструкторов растительных останков
• Экомониторинга территорий, подвергшихся влиянию боевых действий
• Исследования восстановительной способности почвы после пожаров
• Другой деятельности

Оборудование для определения дыхания почвы

Дыхание почвы измеряют разными способами и оборудованием в зависимости от поставленных задач. В целом исследования можно проводить с помощью:

• Портативных систем – для установления интенсивности потока CO₂ на определенном месте. Преимущества: мобильность, высокая производительность, неразрушающий анализ, максимальная приближенность к природным условиям.
• Лабораторных респирометров – для измерения интенсивности потока CO₂ во времени. Преимущества: исследование респирации образца в контролируемых условиях.
• Другого оборудования. К примеру, индикаторных тестов Solvita. Преимущества: быстрота, доступность, информативность.

Остановлюсь подробнее на этих трех способах исследований и расскажу об оборудовании.

1. Портативный газоанализатор SOIL FLUX с модулем GPS

Портативный газоанализатор предназначен для одновременного измерения CO₂, O₂, CH₄, Rn, H₂, H₂S, SO₂ в полевых условиях и с привязкой к местонахождению. Прибор оснащен датчиками для измерения концентрации газов внутри измерительной головки. Программное обеспечение рассчитывает поток газов прямо на месте и выводит результаты на экран телефона или планшета через подключение Bluetooth. Это универсальный газоанализатор для нужд агрономии, производства органических удобрений и субстратов, кормопроизводства, горнодобывающей промышленности, строительства и т. д.

2. Тесты для измерения дыхания почвы, Solvita

Принцип теста Solvita базируется на измерении количества CO₂, выделяемого микроорганизмами за 24 часа. Индикатором интенсивности дыхания является зонд, работающий по инновационной технологии – тонкослойной гель-хроматографии. Опытную пробу почвы предварительно высушивают, просеивают и повторно увлажняют. Этот процесс необходим для активации жизнедеятельности микроорганизмов и известен под названием «CO₂-взрыв». В пробу почвы добавляют зонд Solvita и помещают в герметичный контейнер на 24 часа. Результаты теста можно наблюдать как визуально, так и количественно путем считывания анализатором.

3. Респирометр IRTH CO₂

Лабораторные респирометры используют для измерения естественного базального дыхания почвы, скорости биодеградации органических материалов, таких как биопластик, органические отходы, субстраты и т. п. Это уникальное решение от Woods End Laboratories – лидера в области науки и технологий по исследованию здоровья почвы и взаимодействию промышленности с почвенной средой.

Жмите «Связаться с экспертом» – и задайте мне вопрос!

Точных Вам исследований и здоровых почв!

Евгений Иваницкий,

эксперт отраслевой группы «Агро»