Soil Organic Carbon Stocks under No-Tillage in the Middle Volga Region

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The introduction of resource-saving technologies into the practice of agriculture is one of the approaches to preserving soil fertility and increasing the reserves of organic carbon (Сorg). One of such technologies is zero tillage, which has been actively used all over the world since the middle of the twentieth century. However, there is still insufficient information about the effectiveness of this technology for the accumulation and preservation of Сorg in the agro-soils of our country. The paper estimates the rate of accumulation of Сorg by agrochernozems with zero tillage in the conditions of the Middle Volga region. On the territory of agricultural farms (Pokhvistnevsky district of the Samara region), 2 agricultural fields with 5- and 8-year zero tillage (88 and 161 hа, respectively) and a field with non-fallow plowing (42 hа) were selected. 30 study points were selected in each field, from which soil samples of the upper (0–10 cm) and lower (10–30 cm) layers of humus-accumulative and partially illuvial horizons were selected. The paper presents the main physic-chemical parameters of the soil and calculated the reserves of Сorg. A significant increase in sorghum reserves in the upper soil layer was shown at 5- and 8-year zero tillage (on average by 0.57 and 0.45 kg/m2) compared with those during plowing, but no significant differences were found for the lower layer. The total sorghum reserves for the 0–30 cm soil layer at zero tillage increased by 0.61 and 0.34 kg/m2 relative to those during plowing. Consequently, as a result of the application of zero processing, the rate of accumulation of Сorg reserves in the agrochernozems of the Middle Volga region can reach 1.22 and 0.43 t/ha per year, which is 1.3–41 times more than the recommended program “4 ppm” for agricultural lands of our country (from 0.03 to 0.33 t/ha per year).

About the authors

K. V. Ivashchenko

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ivashchenko.kv@gmail.com
Russia, 142290, Moscow region, Pushchino, ul. Institutskaya 2

S. V. Sushko

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science, Russian Academy of Sciences; Agrophysical Research Institute

Email: ivashchenko.kv@gmail.com
Russia, 142290, Moscow region, Pushchino, ul. Institutskaya 2; Russia, 195220, St. Petersburg, Grazhdansky prosp. 14

Yu. A. Dvornikov

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science, Russian Academy of Sciences; Peoples' Friendship University of Russia

Email: ivashchenko.kv@gmail.com
Russia, 142290, Moscow region, Pushchino, ul. Institutskaya 2; Russia, 117198, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 6

L. A. Mirny

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science, Russian Academy of Sciences

Email: ivashchenko.kv@gmail.com
Russia, 142290, Moscow region, Pushchino, ul. Institutskaya 2

L. V. Orlova

LLC “Orlovka–AIC”; National movement of conservation agriculture

Email: ivashchenko.kv@gmail.com
Russia, 446472, Samara region, @city, ul. Central’naya 42e; Russia, 443099, Samara, ul. Kuibysheva 88

N. D. Ananyeva

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science, Russian Academy of Sciences

Email: ivashchenko.kv@gmail.com
Russia, 142290, Moscow region, Pushchino, ul. Institutskaya 2

S. V. Neprimerova

Peoples' Friendship University of Russia

Email: ivashchenko.kv@gmail.com
Russia, 117198, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 6

A. V. Yudina

V.V. Dokuchaev Soil Institute

Email: ivashchenko.kv@gmail.com
Russia, 119017, Moscow, Pyzhevsky per. 7, bld. 2

N. M. Trots

Samara State Agrarian University

Email: ivashchenko.kv@gmail.com
Russia, 446442, Samara region, Kinel, ul. Uchebnaya 2

References

  1. Кудеяров В.Н., Демкин В.Ф., Гиличинский Д.А., Горячкин С.В., Рожков В.А. Глобальные изменения климата и почвенный покров // Почвоведение. 2009. № 9. С. 1027–1042.
  2. Minasny B., Malone B.P., McBratney A.B., Angers D.A., Arrouays D., Chambers A., Chaplot V., Chen Z.-S., Cheng K., Das B.S., Field D.J., Gimona A., Hedley C.B., Hong S.Y., Mandal B., Marchant B.P., Martin M., McConkey B.G., Mulder V.L., O’Rourke S., Richer-de-Forges A.C., Odeh I., Padarian J., Paustian K., Pan G., Poggio L., Savin I., Stolbovoy V., Stockmann U., Sulaeman Y., Tsui C.-C., Vågen T.-G., van Wesemael B., Winowiecki L. Soil carbon 4 per mille // Geoderma. 2017. V. 292. P. 59–86. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.01.002
  3. Arrouays D., Balesdent J., Germon J.C., Jayet P.A., Soussana J.F., Stengel P. Increasing carbon stocks in French agricultural soils? Synthesis of an Assessment Report by the French Institute for Agricultural Research on Request of the French Ministry for Ecology and Sustainable Development // Sci. Assess. Paris: Unit for Expertise, INRA, 2002. 36 p.
  4. Johnson J.M.F., Reicosky D.C., Allmaras R.R., Saue, T.J., Venterea R.T., Dell C.J. Greenhouse gas contributions and mitigation potential of agriculture in the central USA // Soil Till. Res. 2005. V. 83. P. 73–94.
  5. Lu F., Wang X., Han B., Ouyang Z., Duan X., Zheng H.U.A., Miao H. Soil carbon sequestrations by nitrogen fertilizer application, straw return and no–tillage in China’s cropland // Glob. Chang. Biol. 2009. V. 15. P. 281–305.
  6. Powlson D.S., Bhogal A., Chambers B.J., Coleman K., Macdonald A.J., Goulding K.W.T., Whitmore A.P. The potential to increase soil carbon stocks through reduced tillage or organic material additions in England and Wales: a case study // Agric. Ecosyst. Environ. 2012. V. 146. P. 23–33.
  7. Национальный атлас почв Российской Федерации: М.: Астель, 2011. 632 с.
  8. Турин Е.Н. Преимущества и недостатки системы земледелия прямого посева в мире (обзор) // Таврич. вестн. аграрн. науки. 2020. № 2(22). С. 150–168.
  9. Когут Б.М, Семенов В.М., Артемьева З.С., Данченко Н.Н. Дегумусирование и почвенная секвестрация углерода // Агрохимия. 2021. № 5. С. 3–13.
  10. Столбовой В.С., Савин И.Ю. Могут ли почвы России влиять на изменение климата? // Природн.-ресурс. ведомости. 2018. № 9 (456). С. 5.
  11. Stolbovoi V. Carbon in Russian soils // Climate Change. 2002. V. 55. P. 131–156.
  12. Minasny B., McBratney A.B. A conditioned Latin hypercube method for sampling in the presence of ancillary information // Comput. Geosci. 2006. V. 32. № 9. P. 1378–1388.
  13. Воробьева Л.А. Химический анализ почвы. М.: Изд-во МГУ, 1998. 272 с.
  14. Юдина А.В., Фомин Д.С., Валдес-Коровкин И.А., Чурилин Н.А., Александрова М.С., Головлева Ю.А., Филиппов Н.В., Ковда И.В., Дымов А.А., Милановский Е.Ю. Пути создания классификации почв по гранулометрическому составу на основе метода лазерной дифракции // Почвоведение. 2020. № 11. С. 1353–1371.
  15. Elith J., Leathwick J. R., Hastie T. A working guide to boosted regression trees // J. Anim. Ecol. 2008. № 77. C. 802–813.
  16. Флоринский И.В. Иллюстрированное введение в геоморфометрию [Электр. ресурс] // Электронное научное издание Альманах “Пространство и время”. 2016. Т. 11. Вып. 1: Система планета Земля. Стационар. Сетев. адрес: 2227-9490e-aprovr_e-ast11-1.2016.71
  17. Турин Е.Н., Женченко К.Г., Гонгало А.А. Выращивание сорго зернового без обработки почвы в сравнении с традиционной технологией в центральной степи Крыма // Агрономия. 2019. № 17 (180). С. 75–85.
  18. Blanco-Canqui H., Ruis S.J. No-tillage and soil physical environment // Geoderma. 2018. V. 326. P. 164–200.
  19. Guan D., Al-Kaisi M.M., Zhang Y., Duan L., Tan W., Zhang M., Li Z. Tillage practices affect biomass and grain yield through regulating root growth, rootbleeding sap and nutrients uptake in summer maize // Field Crop Res. 2014. V. 157. P. 89–97.
  20. Fan R.Q., Yang X.M., Drury C.F., Reynolds W.D., Zhang X.P. Spatial distributions of soil chemical and physical properties prior to planting soybean in soil under ridge-, no-, and conventional-tillage in a maize–soybean rotation // Soil Use Manag. 2014. V. 30. P. 414–422.
  21. USDA-NRCS, 1996. Soil quality resource concerns: compaction. https://www.fs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/stelprdb5294092.pdf
  22. Бондарев А.Г., Медведев В.В. Некоторые пути определения оптимальных параметров агрофизических свойств почв // Теоретические основы и методы определения оптимальных параметров свойств почв. Тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. М.: Наука, 1980. С. 85–98.
  23. Захаров Н. Карбоновые рынки в России, в том числе аграрный. Углеродные кредиты // Ресурсосбер. земледелие. Спец. сел.-хоз. журн. 2022. № 56(04). С. 31.
  24. Постановление Правительства Российской Федерации от 30.04.2022 г. № 790. http://government.ru/docs/all/140827/ Дата обращ. 13.07.2023.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (2MB)
4.

Download (624KB)
5.

Download (182KB)
6.

Download (115KB)
7.

Download (829KB)

Copyright (c) 2023 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».