Что такое карбоновые почвы

Карбоновое земледелие и его перспективы

Растущая осведомленность и озабоченность по поводу изменения климата стимулирует спрос на углеродное (или карбоновое) сельское хозяйство. В чем тут выгода для фермеров?

Об этом рассказывает Кей Ледбеттер, Техасский университет A&M, цитируя экспертов, в своей статье, опубликованной на сайте университета.

«Все чаще обсуждается, как дать фермерам возможность зарабатывать на углеродных кредитах, то есть получать премию за экологически безопасные методы, которые они внедрили или будут внедрять в своей деятельности», — говорит Джо Аутлоу, экономист и содиректор отдела сельскохозяйственной и продовольственной политики в Техасском колледже сельского хозяйства и наук о жизни A&M.

«Углеродное земледелие – это способ ведения сельхозбизнеса, который позволит улавливать или связывать органический углерод почвы, делая возможной продажу углеродных кредитов корпорациям, чтобы они могли компенсировать свои выбросы парниковых газов», поясняет он.

Однако многие вопросы об эффективности карбонового АПК и его ценности для фермера пока остаются без ответа. Будут ли стимулы привлекать достаточное количество фермеров? Насколько сложно будет внедрить и контролировать эти методы улавливания углерода? Получат ли одни фермеры больше выгоды, чем другие? Будут ли фермерам отдавать должное за действия, которые они уже предприняли для сокращения выбросов парниковых газов?

Углерод постоянно проходит через Землю. Световая энергия солнца действует как топливо для углеродного цикла — естественного процесса, перемещающего углерод через нашу атмосферу, биосферу, педосферу, литосферу и океаны.

«Человеческая деятельность привела к необходимости извлекать огромное количество глубоко секвестрированного ископаемого углерода в виде ископаемого топлива. При сгорании эти плотные формы углерода выделяют огромное количество углекислого газа», ученый по плодородию почвы из Департамента почвоведения и растениеводства Лаббока Кэти Льюис.

По ее словам, сейчас выделяется больше углекислого газа, чем земные растения и океаны могут естественным образом реабсорбировать. Этот избыток углекислого газа образует покрывало в нашей атмосфере, улавливая солнечное тепло и приводя к изменениям климата.

Во всем мире почвы, по оценкам, содержат примерно в 10 раз больше углерода в атмосфере — намного больше, чем накапливается в растениях.

«Углеродное сельское хозяйство рассматривается как способ помочь восстановить баланс углеродного цикла, повысить устойчивость почвы к засухе и естественным образом увеличить продуктивность АПК. Идея проста — удалить лишний углерод из атмосферы и сохранить его в почве, где он будет способствовать росту растений», поясняет Льюис.

Карбоновое земледелие работает через комплекс сельскохозяйственных методов, например, таких как No till или обработка с минимальным нарушением почвы, мульчирование, компостирование, покровные культуры и выпас скота, все это способствует в качестве способов секвестрации углерода в почве.

«Потеря углерода из почвы в основном происходит из-за удаления растительных материалов, содержащих углерод, обычно во время сбора урожая. Изменения в управлении земельными ресурсами могут привести к увеличению или уменьшению углерода в почве, создавая новое равновесие. «Выращивание» углерода можно считать успешным, когда чистое количество улавливаемого углерода в почве превышает потерянное количество», говорит Льюис.

В целом Служба охраны природных ресурсов (NRCS) Минсельхоза США выявила не менее 32 методов сохранения углерода на фермах с подтвержденными в лаборатории результатами.

«В Америке ведутся дискуссии о создании «углеродного банка» в Министерстве сельского хозяйства США, который покупал бы у фермеров углеродные кредиты и продавал их корпорациям. Также рассматривается или разрабатывается ряд частных кредитных рынков или программ платежей за выбросы углерода.

Однако для того, чтобы общая структура карбонового сельского хозяйства была успешной, она должна включать разумную политику, государственно-частное партнерство, точные методологии количественной оценки и вспомогательное финансирование для эффективного внедрения прямых, научно обоснованных решений. На самом деле, в настоящее время действительно нет способа узнать, станет ли углеродное земледелие эффективным способом борьбы с изменением климата, но нет никаких сомнений в том, что есть много способов внести изменения в управление земельными ресурсами, которые улучшат здоровье почвы и принесут пользу окружающей среде», сказал Джо Аутлоу.

Исследования по связыванию органического углерода в почве показывают, что Кукурузный пояс США с его хорошей почвой, мягким климатом и надежными осадками является одной из лучших перспектив для жизнеспособного углеродного земледелия.

Кроме того, регионы юга США с продолжительным вегетационным периодом и достаточным количеством осадков, а также регионы со значительным орошением создают жизнеспособные возможности для углеродного земледелия.

«Углеродное сельское хозяйство, вероятно, станет более сложной задачей для фермеров в жарких и засушливых районах страны. Поэтому необходимо учитывать климатические различия, предоставляя при этом ряд вариантов, из которых фермеры и владельцы ранчо смогут выбирать лучшую программу для своей земли», добавил он.

У Минсельхоза США есть веб-инструмент под названием COMET-Farm, который помогает фермерам, заинтересованным в переходе на методы связывания углерода.

Инструмент предоставляет приблизительный углеродный след на основе данных, предоставленных пользователем, и позволяет фермерам исследовать различные сценарии управления земельными ресурсами, чтобы увидеть, какие из них могут работать лучше через смоделированные сценарии будущего.

После завершения создается отчет, где сравниваются изменения углерода и выбросы парниковых газов в соответствии с текущими методами управления и будущими сценариями.

«Как экономист и человек, проработавший много лет в сельском хозяйстве, я бы посоветовал производителям сделать свою домашнюю работу и оценить плюсы, минусы и затраты углеродного сельского хозяйства в сравнении с его потенциальными экономическими и другими преимуществами для их деятельности, а затем решить, стоит ли оно того», заключил Аутлоу.

(Источник: Texas A&M University. Автор: Кей Ледбеттер).

Источник

Карбонатность и выщелоченность почв

Наиболее распространены в почвоведении понятия «карбонат- ность», «выщелачивание карбонатов» и «карбонатный профиль».

Карбонатность — содержание в почве или почвообразующей по­роде карбоната кальция (СаСО₃).

Карбонатность почв определяет кальцит — СаСО₃. Присутствие в почве других минералов с этой химической формулой (арагонит и др.), а также кальцийгидратов (СаСО₃ . nH₂O) проблематично (Минкин и др., 1995) хотя арагонит за пределами почв и кор вы­ветривания весьма распространен. В почвах его можно обнаружить во включениях раковин моллюсков. Кальцит в почвах всегда со-

Уровень плодородия почв под многолетними насаждениями в зависимости от глубины залегания повышенных концентрации

вредных солей (Вальков, Фиськов)

провождается доломитом (СаСО₃ • MgCO₃) в количествах, не превы­шающих 15-20 %. Существующие в практике методы определения карбонатов по выделению CO₂ обычно большей частью затрагивают кальцит, не разлогая доломит. Употребляющиеся понятия «кар­бонаты», «содержание карбонатов» обычно предполагают наличие в почвах кальцита, но никоим образом других форм карбонатов (Ма₂СО₃, NaHCO₃ и т. д.).

Генетическая классификационная значимость карбонатности показана в табл. 4.36-4.38.

Вскипание почвы от 10 % HCl и примерное содержание CaCO₃

Степень карбонатности почв по содержанию CaCO₃

Степень карбонатности и выщелоченности почв по глубине вскипания

занимают одно из первых мест. В. А. Ковда (1973) рассчитал, что ежегодный химический сток углекислого кальция с суши в океан речными водами составляет около 558 млн т. Содержание карбона­тов в земной коре составляет 1,7 %. Однако, несмотря на большой сток углекислого кальция в океан, значительные его количества задерживаются в ландшафтах суши, в почвах и породах коры вы­ветривания, определяя во многом облик сухопутной биосферы.

Выщелачивание карбонатов как почвенное явление представ­ляет передвижение и вынос с растворами за пределы отдельного горизонта, почвы и коры выветривания карбоната кальция и дру­гих растворимых солей. В генезисе почв особое положение зани­мает карбонат кальция, в силу его относительной устойчивости по сравнению с легкорастворимыми солями и высокой подвижности в сравнении с силикатами и алюмосиликатами. Подвижность опре­деляется гидролизом карбонатов:

Бикарбонат кальция (соль) существующий в природе только в растворимом состоянии, представляет, в сущности, главный ком­понент выщелачивания. Растворимость же самого кальцита край­не незначительна и не принимается во внимание. Са(НСО₃)₂ при изменении концентрации раствора и содержания в нем СО₂ легко снова переходит в кальцит. Эта переходная форма кальцита фор­мирует в почвах различного рода карбонатные новообразования, представляющие в той или иной форме карбонатный профиль.

Карбонатный профиль — распределение карбонатов по гене­тическим горизонтам почвы. В почвах с периодическим промыв­ным режимом нижняя граница максимума карбонатов совпадает с нижней границей почвы в целом.

Главное в определении типа миграции и аккумуляции карбо­натов по почвенному профилю и за его пределы зависит от кон­центрации в растворах бикарбоната кальция. Динамика растворов этой соли зависит, в первую очередь, от концентрации СО₂, т. е. от интенсивности биологических процессов по сезонам и годам. Такова сущность системности явлений в природе: чисто химиче­ские и физико-химические процессы определяются биологической активностью объекта. Высокая динамичность биологических про­цессов и погодных условий определяет наибольшую степень ва­риабельности почвенно-генетических характеристик, связанных с карбонатностью и выщелоченностью.

Экологические аспекты карбонатности почв. Карбонатность как экологический фактор плодородия почв имеет давнюю историю изучения. Карбонатные почвы используются как пахотные земли, под виноградники и сады. На обширных равнинах Предкавказья встречаются карбонатные черноземы (обыкновенные южно-евро­пейской теплой фации). Такие богатейшие почвы содержат в верх­ней корнеобитаемой толще 1-6 % СаСО₃. Однако это не умаляет высокого плодородия почв для многих растений. Большие урожаи на них зерновых культур, сахарной свеклы, подсолнечника, пло­довых и винограда известны всей стране. На сильнокарбонатных рендзинах и в Крыму, и на Кавказе, и во Франции, и в Испании и т. д. виноградные растения находят лучшие условия.

Индикаторами карбонатных почв с рН 7,5-8,7 являются расте­ния — обязательные кальциефилы. На почвах с содержанием СаСО₃ свыше 3 % с высоким обилием произрастают венерин башмачок, дремлик темно-красный, язвенник крупноголовчатый, мордовник 145

обыкновенный, астра ромашковидная и меловые растения — ит- сечек, полынь солянковидная. Переменными индикаторами яв­ляются факультативные кальциефилы — желтушник левкойный, язвенник обыкновенный, горичник олений, пупавка красильная. Существуют растения, для которых карбонатность — экологическое благо. К ним относятся особая флора меловых отложений (иссоп меловой, льнянка лиловая, венерин башмачок и др.). Хорошо про­израстают на почвах с СаСО₃ карагана (акация желтая), абрикос, вишня, грецкий орех и, конечно, виноград, несомненный карбона­тофил (Пелипенко, 2004).

В большинстве случаев карбонатов в основной корнеобитаемой толще нет и при промывном водном режиме, типична кислая реак­ция среды и создаются благоприятные условия для растений аци­дофилов: чайный куст, люпин, клевер, вереск, клюква, брусника и др. Отсутствие СаСО₃ при периодическом промывном и непромыв­ном режиме определяет нейтральную или слабокислую реакцию среды и экологический оптимум для большинства культурных рас­тений: пшеница, кукуруза, сахарная свекла, яблоня, груша, сли­ва, вишня и др.

Таким образом, отношение растений к содержанию карбонатов в почвах неоднозначно. Для многих культур, а их большинство, невысокие концентрации СаСО₃ в почвах благоприятны, а извест­кование является важнейшим агромелиоративным приемом повы­шения плодородия кислых почв. Однако положительное действие карбонатов или отсутствие негативных последствий наблюдается до определенного порога. Этот порог лежит в пределах 5-15 % СаСО₃. При большем количестве извести в корнеобитаемой толще снижение продуктивности почв по мере возрастания карбонатности обусловле­но физической и биологической инертностью балластного кальцита, занимающего места других, более активных в почве минералов.

На почвах с повышенным содержанием карбонатов иногда у плодовых растений появляется хлороз. В карбонатной почве под пораженными хлорозом деревьями и под здоровыми в содержании подвижного фосфора, калия, гумуса, а также рН существенных различий не отмечается. Высокое содержание СаСО₃ в почве не на­рушает общей закономерности в динамике золы и отдельных золь­ных элементов. Оно не влияет на поступление воды в растение, не способствует тому, что плодовые деревья быстрее заканчивают рост и раньше начинают отмирать (Молчанов, 1971). На фоне высокого количества СаСО₃, в почве проявлению и усилению интенсивности хлороза способствуют (по Молчанову):

• пониженная температура и повышенная влажность почвы и воздуха;

• уплотнение почвы и подпочвы, ведущее к нарушению газооб­мена и аэрации и, как правило, затрудняющее рост активной части корневой системы;

• наличие солонцеватости, содержание в почве и почвообразую­щей породе, кроме СаСОз, легкорастворимых солей;

• близкое залегание уровня минерализованных грунтовых вод и колебание их зеркала.

В Краснодарском крае хлороз на карбонатных почвах на­блюдается не всегда и развивается только в тех случаях, когда почвы переувлажнены (Неговелов и др., 1985). На карбонатных сухих почвах хлороз встречается крайне редко, более того, он исчезает при подсыхании переувлажненных почв.

На основании обширного материала по почвам Краснодарского края, нами была произведена сравнительная оценка по урожайно­сти семечковых и косточковых многолетних насаждений на почвах типичных и выщелоченных, с одной стороны, и карбонатных — с другой. Уровень плодородия для садов карбонатных черноземов на 10-25 % ниже в сравнении с выщелоченными и типичными черно­земами. Следовательно, при бонитировочной оценке почв в качест­ве поправочного коэффициента на карбонатность для семечковых может быть взято значение 1,2 в ряду от выщелоченных к карбо­натным или 0,8 в ряду от карбонатных к выщелоченным.

Неизученная сторона карбонатности почв в степных условиях — карбонатность пахотного горизонта не способствует оптимизации оструктуривания. Бытует мнение, что карбонатные черноземы бы­стрее распыляются, больше подвержены ветровой эрозии. Однако это пока еще просто визуальное наблюдение, не подтверждаемое исследовательским опытом.

Есть еще один важнейший аспект карбонатности почв, а именно — карбонаты в составе геологических пород биологиче­ского происхождения (мергели, известняки, доломиты и др.). Эти породы и элювий из них биологически активны в силу сво­его происхождения как остатки организмов, что отражается на 147

продуктивности многих растений (эфиромасличные культуры, виноград и др.) и в первую очередь, на качественных характери­стиках растительной продукции. Обломочный материал мерге­листого и известнякового происхождения высоко ценится вино­градарями и придает виноматериалам особую экологическую и географическую специфику.

Таким образом, общая экологическая оценка карбонатности почв включает следующие положения:

• в профиле почвы карбонатов нет. В этом случае типична кислая реакция среды и создаются благоприятные условия для растений ацидофилов: чайный куст, люпин, клевер, ве­реск, клюква, брусника и др. Отсутствие СаСО₃ при перио­дически промывном режиме определяет нейтральную или слабокислую реакцию среды и экологический оптимум для большинства культурных растений: пшеница, кукуруза, са­харная свекла, яблоня, груша, слива, вишня и др;

• слабо- и среднекарбонатные почвы, т. е. содержащие СаСО₃ до 8 %, обычно снижают биологическую продуктивность для большинства сельскохозяйственных растений на 10-15 % по сравнению с почвами выщелоченными. Снижение продуктив­ности почв по мере возрастания карбонатности обусловлено физической и биологической инертностью балластного каль­цита, занимающего места других, более активных в почве минералов;

• существуют растения, для которых карбонатность — эколо­гическое благо. К ним относится особая флора меловых от­ложений (иссоп меловой, льнянка лиловая, венерин башмачок и др.). Хорошо произрастают на почвах с СаСО₃ карагана (акация желтая), абрикос, вишня, грецкий орех и, конечно, виноград, несомненный карбонатофил.

• карбонатность профиля и пахотного горизонта не способ­ствует оптимизации оструктуривания. Черноземы быстрее распыляются, больше подвержены ветровой эрозии.

Источник