Efficiency of organic carbon sequestration in typical slightly eroded chernozem

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The research was carried out to study the efficiency of organic carbon sequestration (ESCS) in the arable layer of typical slightly eroded chernozem when biopreparations (based on Trichoderma viride and Pseudomonas aureofacieens) were applied with by-products of crops separately or together with nitrogen, nitrogen fertilizers, as well as to assess its relationship with indicators of transformation of plant residues and biological state of soil. The object of the study was typical slightly eroded heavy loamy chernozem on carbonate loess-like loams with humus content in the topsoil (according to Tyurin’s method) of 5.11. 5.36%; that of alkaline hydrolyzable nitrogen 160.2±2.6 mg/kg, mobile phosphorus and potassium (according to Chirikov’s method) 112.0±7.8 mg/kg and 102.2±9.8 mg/ kg, respectively, that of exchange calcium 223.5 ± 2.2 mg-eq/kg, with a medium reaction close to neutral (pHKCl 5.6±0.1).The research was carried out in 2018-2021 in a stationary field experiment with biopreparations in Kursk Region, in a grain-row crop rotation (sunflower-barley-soybeans-buckwheat). The experimental design included the following variants: crushed by-products (background) as a control; background + nitrogen of ammonium nitrate at the rate of 10 kg of PPN per 1 ton of by-products; treating seeds, soil before sowing, crops 2 times during the growing season and crushed by-products before embedding them in the soil (biopreparations + background) with biopreparations Gribophyte and Imunazot ; biopreparations + background + nitrogen of ammonium nitrate at the rate of 10 kg of PPN per 1 ton of by-products. The efficiency of organic carbon sequestration in the soil was calculated according to the formula proposed by the authors based on the study of the dynamics of humus reserves in the arable soil layer, the annual intake of crushed by-products into the soil and the content of crop-root residues in the soil. It was revealed that the use of biopreparations and crushed by-products contributed to an increase in ESCS in the arable soil layer 3.7 times, the combined use of biopreparations with N 4.9 times, and the application of only N10 kg of PPN with 1 ton of by-products 2.3 times compared with the control (by adding only crushed by-products). A direct, very close correlation of efficiency of organic carbon sequestration in the soil with an average rate of decomposition of plant residues (r=0.98), a close one with CO2 emission from the soil (r=0.88), and an average one with the cellulolytic activity of the soil (r=0.69) was established.

About the authors

N. P Masyutenko

Federal Agricultural Kursk Research Center

Email: vninp@mail.ru
305021, Kursk, ul Karla Marksa, 70b

A. V Kuznetsov

Federal Agricultural Kursk Research Center

305021, Kursk, ul Karla Marksa, 70b

M. N Masyutenko

Federal Agricultural Kursk Research Center

305021, Kursk, ul Karla Marksa, 70b

T. I Pankova

Federal Agricultural Kursk Research Center

305021, Kursk, ul Karla Marksa, 70b

G. M Breskina

Federal Agricultural Kursk Research Center

305021, Kursk, ul Karla Marksa, 70b

References

  1. Дегумусирование и почвенная секвестрация гумуса / Б.М. Когут, В.М. Семёнов, З.С. Артемьева и др. // Агрохимия. 2021. № 5. С. 3-13. doi: 10.31857/ S0002188121050070.
  2. Aertsens J., De Nocker L., Gobin A. Valuing the carbon sequestration potential for European agriculture // Land Use Policy. 2013. No. 31. P. 584-594. doi: 10.1016/j.landusepol.2012.09.003.
  3. The knowns, known unknowns and unknowns of sequestration of soil organic carbon / U. Stockmann, M.A. Adams, J.W. Crawford,et al. // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2013. Vol. 164. P. 80-99.
  4. Мониторинг основных агрохимических показателей плодородия пахотных почв в Центрально-Черноземном районе России / Р.В. Некрасов, С.В. Лукин, Д.А. Куницын др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 9. С. 4-10.
  5. Влияние развития эрозионных процессов на содержание и запасы органического вещества, урожайность озимой пшеницы и разнотравно-злаковых ассоциаций, возделываемых на темнокаштановых почвах // В.А. Стукало, Т.Г. Зеленская, Е.Е. Степаненко и др. // Земледелие. 2021. № 4. С. 20-23.
  6. Качественный состав органического вещества дерново-подзолистой почвы в длительном полевом опыте // Р.Ф. Байбеков, К.П. Хайдуков, А.А. Коваленко и др. // Земледелие. 2020. № 1. С. 8-11
  7. Sanderman J., Hengl T., Fiske J.G. Soil carbon debt of 12,000 years of human land use // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Proc. 2017. Vol. 114. P. 9575-9580. doi: 10.1073/pnas.1706103114.
  8. Влияние агробиотехнологий на запасы и состав органического вещества чернозема типичного слабоэродированного / Н.П. Масютенко, А.В. Кузнецов, М.Н. Масютенко и др. //Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 10. С. 45-50.
  9. Integrating plant litter quality, soil organic matter stabilization, and the carbon saturation concept / M.J. Castellano, K.E. Mueller, D.C. Olk, et al. // Global Change Biology. 2015. Vol. 21. No. 9. P. 3200-3209. doi: 10.1111/gcb.12982.
  10. Amundson R., Biardeau L. Soil carbon sequestration is an exclusive climate mitigation tool // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Proc. 2018. Vol. 115. Nо. 46. P. 11652-11656.
  11. Soil Quality Refurbishment through Carbon Sequestration in Climate Change: A Review / V. Kumar, K. Sharma, V. Sharma, et al. // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2017. Vol. 6. P. 1210-1223. doi: 10.20546/ijcmas.2017.605.131.
  12. Сафин Р.И., Валиев А.Р., Колесар В.А. Современное состояние и перспективы развития углеродного земледелия в Республике Татарстан // Вестник Казанского ГАУ. 2021. №3 (63). С. 7-13.
  13. Experimental consideration, treatments, and methods in determining soil organic carbon sequestration rates / K.R. Olson, M.M. Al-Kaisi, R. Lal, et al. // Soil Science Society of America Journal. 2014. Vol. 78. P. 348-360. doi: 10.2136/sssaj2013.09.0412.
  14. Агротехнологический потенциал управления органическим углеродом черноземов обыкновенных в зернопаропропашном севообороте / И.Т. Хусниев, В.А. Романенков, С.В. Пасько и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. № 3. С.38-44.
  15. Амиров М.Ф. Интенсивность усвоения углерода полевыми культурами в зависимости от технологии возделывания в условиях Республики Татарстан / Вестник Казанского ГАУ. 2021. №3 (63). С. 14-18
  16. Брескина Г.М., Чуян Н.А. Влияние приемов биологизации на урожайность сельскохозяйственных культур // Земледелие. 2020. № 3. С. 30-33.
  17. Регистр технологий возделывания зерновых культур для Центрального Черноземья / Г.Н. Черкасов, И.Г. Пыхтин, А.В. Гостев и др. Курск: ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2013. 249 с.
  18. Регистр технологий возделывания масличных культур для Центрального Черноземья / Г.Н. Черкасов, И.Г. Пыхтин, А.В. Гостев и др. Курск: ВНИИЗиЗПЭ РАСХН. 2014. 179 с.
  19. Разложение растительных остатков и формирование активного органического вещества в почве инкубационных экспериментов / В.М. Семенов, Н.Б. Паутова, Т.Н. Лебедева и др. // Почвоведение. 2019. № 10. С. 1172-1184.
  20. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почвы. М.: Агропромиздат. 1986. 416 с.
  21. Влияние биопрепаратов на почвенное органическое вещество, структурное и биологическое состояние чернозема типичного слабоэродированного: коллективная монография / Н.П. Масютенко, А.В. Кузнецов, Н.А. Чуян и др. Курск: ФГБНУ "Курский ФАНЦ", 2022. 217 с.
  22. Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977. 312 с.
  23. Мишустин Е.В., Востров И.П., Петрова А.Н. Методика определения целлюлозоразрушающей активности почвы. М.: Наука, 1987. 375 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 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».