Печать

PDF Скачать статью в pdf.

DOI: 10.15507/2658-4123.035.202502.318-332

EDN: https://elibrary.ru/wygvcz

УДК 631.31

 

Моделирование эмиссии углекислого газа при обработке почвы

 

Джабборов Нозим Исмоилович
доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела агроэкологии в растениеводстве Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиала ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (196634, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, п. Тярлево, Фильтровское ш., д. 3), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8910-2625, Researcher ID: А-7780-2019, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Добринов Александр Владимирович
кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник отдела агроэкологии в растениеводстве Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиала ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (196634, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, п. Тярлево, Фильтровское ш., д. 3), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3242-1235, Researcher ID: ААС-9655-2020, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Мишанов Алексей Петрович
старший научный сотрудник отдела агроэкологии в растениеводстве Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиала ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (196634, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, п. Тярлево, Фильтровское ш., д. 3), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9838-5508, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Савельев Анатолий Петрович
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0361-0827, Researcher ID: AAB-2078-2021, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Аннотация
Введение. Актуальность темы исследования связана с проблемой снижения выбросов климатически активных веществ на используемых сельскохозяйственных угодьях. По оценкам ученых 25–40 % выделяемых газов (особенно оксида азота и углекислого газа ) имеют почвенное происхождение. На величину их выделения с пахотных земель, наряду с температурой и влажностью, оказывают существенное влияние способы обработки почвы. В связи с этим математическое моделирование эмиссии углекислого газа при различных системах обработки почвы является актуальной задачей.
Цель исследования. Разработка математической модели для определения и прогнозирования эмиссии углекислого газа в результате различных способов обработки почвы.
Материалы и методы. Применялись методы математического моделирования процесса эмиссии углекислого газа с учетом данных по измерению выделения газа с использованием метода камер и датчика CDD 24 HTL.
Результаты исследования. Разработана математическая модель для определения и прогнозирования эмиссии углекислого газа при различных способах обработки почвы. На основе экспериментальных данных получены значения постоянных величин и угловых коэффициентов, характеризующих интенсивность эмиссии углекислого газа в конкретных условиях проведения основной отвальной обработки почвы. Для рассматриваемого технологического процесса основной отвальной обработки почвы эмиссия углекислого газа находилась в пределах от 11,3 до 92,4 кг с 1 га площади (или от 1,13 до 9,23 г с 1 м2 ).
Обсуждение и заключение. Эмиссия углекислого газа, поступающего в атмосферу вследствие деятельности человека и применения им разных способов обработки почвы при производстве продукции растениеводства, оказывает негативное влияние на состояние окружающей среды. На величину эмиссии воздействуют почвенно-климатические особенности региона, поэтому ее величина может существенно отличаться. Это обстоятельство требует проведения работ по изучению величины эмиссии для условий конкретного региона. Проводимые исследования направлены на совершенствование методов оценки прогнозирования эмиссии газов и могут быть использованы в растениеводстве.

Ключевые слова: эмиссия диоксида углерода, растениеводство, способы обработки почвы, моделирование процесса

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Джабборов Н.И., Добринов А.В., Мишанов А.П., Савельев А.П. Моделирование эмиссии углекислого газа при обработке почвы. Инженерные технологии и системы. 2025;35(2):318–332. https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202502.318-332

Вклад авторов:
Н. И. Джабборов – контроль, лидерство и наставничество в процессе планирования и проведения исследования; формулирование идеи исследования, целей и задач.
А. В. Добринов – применение статистических, математических, вычислительных и других формальных методов для анализа данных исследования; создание и подготовка рукописи: написание черновика рукописи, включая его перевод на иностранный язык.
А. П. Мишанов – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание и подготовка рукописи: визуализация результатов исследования и полученных данных.
А. П. Савельев ‒ осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание и подготовка рукописи: визуализация результатов исследования и полученных данных.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 20.01.2025;
поступила после рецензирования 05.02.2025;
принята к публикации 14.02.2025

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Ахметшина Л.Г., Порвадов М.Г., Шангутов А.О. Оценка выбросов парниковых газов при возделывании сельскохозяйственных земель в концепте государственной экологической политики. Международный сельскохозяйственный журнал. 2023;66(6):566–571. https://doi.org/10.55186/25876740_2023_66_6_566
  2. Mühlbachová G., Kusá H., Růžek P., Vavera R. CO2 Emissions in a Soil Under Different Tillage Practices. Plant, Soil and Environment. 2022;68(6):253–261. https://doi.org/10.17221/110/2022-PSE
  3. Wang W., Akhtar K., Ren G., Yang G., Feng Y., Yuan L. Impact of Straw Management on Seasonal Soil Carbon Dioxide Emissions, Soil Water Content, and Temperature in a Semi-Arid Region of China. Science of the Total Environment. 2019;652:471–482. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.10.207
  4. Nishigaki T., Sugihara S., Kilasara M., Funakawa S. Carbon Dioxide Flux and Soil Carbon Stock as Affected by Crop Residue Managementand Soil Texture in Semi-Arid Maize Croplands in Tanzania. Soil Useand Management. 2021;37(1):83–94. https://doi.org/10.1111/sum.12680
  5. Grzyb A., Wolna-Maruwka A., Niewiadmska A. Environmental Factors Affecting the Mineralization of Crop Residues. Agronomy. 2020;10(12):1951. https://doi.org/10.3390/agronomy10121951
  6. Guo Y., Yin W., Chai Q., Fan Z., Hu F., Fan H., et al. No Tillage with Previous Plastic Covering Increases Water Harvesting and Decreases Soil CO2 Emissions of Wheat in Dry Regions. Soil and Tillage Research. 2021;208:104883. https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104883
  7. Noor M.A., Nawaz M.M., Ma W., Zhao M. Wheat Straw Mulch Improves Summer Maize Productivity and Soil Properties. Italian Journal of Agronomy. 2021;16(1):1623. https://doi.org/10.4081/ija.2020.1623
  8. Кусаинова М.Д., Тойшиманов М.Р., Таменов Т.Б., Сыздык А.Б. Джикуан Ч. Изучение эффективности различных систем землепользования для смягчения климата посредством измерения эмиссии парниковых газов. Центральноазиатский журнал исследований водных ресурсов. 2023;9(2):17–34. https://doi.org/10.29258/CAJWR/2023-R1.v9-2/17-34
  9. Спыну М.Т., Тихонова М.В., Илюшкова Е.М., Бузылёв А.В., Жигалева Я.С. Динамика эмиссии парниковых газов в почвах экологического стационара РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева. АгроЭкоИнфо. 2022;(4). https://doi.org/10.51419/202124429
  10. Shao H. Agricultural Greenhouse Gas Emissions, Fertilizer Consumption, and Technological Innovation: A Comprehensive Quantile Analysis. Science of the Total Environment. 2024;926:171979. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171979
  11. Кидин В.В., Прасолова А.А. Газообразные потери азота и динамика почвенного дыхания из разных слоев дерново-подзолистой почвы. Агрохимический вестник. 2014;(5):29–31. https://elibrary.ru/stilot
  12. Bhattacharyya S.S., Dorilêo Leite F.F.G., France C.L., Adekoya A.O., Ros G.H., de Vries W., et al. Soil Carbon Sequestration, Greenhouse Gas Emissions, and Water Pollution Under Different Til­lage Practices. Science of the Total Environment. 2022;826:154161. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154161
  13. Zhao J., Hu Ya., Wang J., Gao W., Liu D., Yang M., et al. Greenhouse Gas Emissions from the Growing Season are Regulated by Precipitation Events in Conservation Tillage Farmland Ecosystems of Northeast China. Science of the Total Environment. 2024;948:174716. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174716
  14. Shakoor A., Shahbaz M., Farooq T.H., Sahar N.E., Shahzad S.M., Altaf M.M., et al. A Global Meta-Analysis of Greenhouse Gases Emission and Crop Yield Under No-Tillageas Compared to Conventional Tillage. Science of the Total Environment. 2021;750;142299. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142299
  15. Зинченко С.И., Бучкина Н.П. Влияние приемов основной обработки серой лесной почвы на эмиссию закиси азота. Владимирский земледелец. 2018;(4):7–11. https://doi.org/10.24411/2225-2584-2018-10032
  16. Willems A.B., Augustenborg C.A., Hepp S., Lanigan G., Hochstrasser T., Kammann C., et al. Carbon Dioxide Emissions from Spring Ploughing of Grassland in Ireland. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2011;144(1):347–351. https://doi.org/10.1016/j.agee.2011.10.001
  17. Bleken M.A., Rittl T.F. Soil pH-Increase Strongly Mitigated N2O Emissions Following Ploughing of Grass and Clover Swards in Autumn: A Winter Field Study. Science of the Total Environment. 2022;828:154059. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154059
  18. Gong Y., Li P., Lu W., Nishiwaki J., Komatsuzaki M. Response of Soil Carbon Dioxide Emissions to No-Tillageand Moldboard Plow Systems on Andosols in a Humid, Subtropical Climate, Japan. Geoderma. 2021;386:114920. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114920
  19. Соколов М.С., Глинушкин А.П., Спиридонов Ю.Я., Торопова Е.Ю., Филипчук О.Д. Технологические особенности почвозащитного ресурсосберегающего земледелия (в развитие концепции ФАО). Агрохимия. 2019;(5):3–20. URL: https://sciencejournals.ru/view-article/?j=agro&y=2019&v=0&n=5&a=Agro1905003Cokolov (дата обращения: 28.09.2024).
  20. Полевой А.Н., Микитюк А.Ю. Моделирование эмиссии CO2, CH4, NO, N2O из органических почв (Peat-GHG-Model). Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2016;27(1):5–26. https://doi.org/10.21513/0207-2564-2016-1-5-26
  21. Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Щерба Т.Э., Шнырев Н.А. Абиотические факторы дыхания почв. Экологический вестник Северного Кавказа. 2010;6(1):5–13. URL: http://ecokavkaz.ru/en/journal/2010/t-6-1 (дата обращения: 28.09.2024).
  22. Джабборов Н.И., Мишанов А.П., Добринов А.В. Прогнозирование выбросов парниковых газов в растениеводстве от уровня применяемых технологий. АгроЭкоИнженерия. 2024;(1):70–82. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2024-1118-70-82
  23. Джабборов Н.И., Семенова Г.А. Классификация критериев оценки экологической безопасности технических средств в растениеводстве. АгроЭкоИнженерия. 2022;(1):84–102. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2022-1110-84-102
  24. Добринов А.В., Джабборов Н.И., Сухопаров А.И. Показатели оценки эффективности и экологической безопасности технологий итехнических средств производства продукции растениеводства. АгроЭкоИнженерия. 2022;(3):39–50. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2022-3112-39-50
  25. Джабборов Н.И., Захаров А.М., Жуйков И.И. Методика оценки и прогнозирования негативного влияния машинно-тракторных агрегатов на окружающую среду. АгроЭкоИнженерия. 2023;(2):82–97. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2023-2115-82-96
  26. Джабборов Н.И., Мишанов А.П., Захаров А.М., Добринов А.В. Методика оценки уровня выбросов парниковых газов при возделывании сельскохозяйственных культур. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2024;18(3):75–81. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2024-18-3-75-81

 

 

Лицензия Creative Commons
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Подробности
Просмотров: 14