Ключові чинники, які впливають на депонування та емісію вуглецю в ґрунтах

Процес секвестрації вуглецю агроландшафтом включає видалення вуглекислого газу з атмосфери рослинами в процесі фотосинтезу та його зберігання у генетичному профілі ґрунту і рослинної біомаси (у стовбурах дерев, гілках, листі, коренях). При цьому якщо рослини є прикладами систем відносно короткотривалого зберігання вуглецю, то ґрунти за умов їх вірного використання здатні зберігати його вічно.

Відмітимо, що в ґрунтах акумулюється більша частина вуглецю наземних екосистем. За оцінками (Scharlemann et al., 2014) для ландшафтів «cool temperature moist, cool temperature dry and warm temperature dry zones», які характерні для України частка органічного вуглецю, що міститься і ґрунті складає від 76% (Сухий Степ) до 92% (Лісостеп та Степ) від сумарної кількості вуглецю наземних екосистем.

На малюнку 2.1 представлена схема поведінки вуглецю у ґрунті природних ландшафтів. Як бачимо, єдиним джерелом надходження є уловлення вуглецю з повітря рослинами. А основні шляхи втрат – дихання рослин та ґрунту і ерозія ґрунту. Для с.-г. ландшафтів картинка буде трошки іншою (рис. 2.3).

Як бачимо, на вході будуть:

1. уловлення СО2 рослинами з атмосфери у процесі фотосинтезу,
2. внесення органічних добрив.

На виході:

1. дихання рослин,
2. дихання ґрунту.
3. винос із врожаєм,
4. винос с ґрунтом у результаті ерозійних процесів.

Схема є спрощеною. Вона розрахована на автоморфні чорноземні ґрунти України, тому в ней не показані процеси переміщення гумусу поза межі ґрунту з гравітаційними водами до підґрунтових вод.

Кожен природний ландшафт формується у відповідних термодинамічних умовах у повній відповідності до наявних фізико-географічних умов. За відомим висловом В.В. Докучаєва ґрунт є дзеркалом ландшафту. Своєю чергою гумус (вміст і якісний склад) можна назвати інваріантом ґрунту, його «я». Відповідно в залежності від гідротермічних умов території на неї може формуватися лише певний ґрунт з чітко обумовленим вмістом гумус (вуглецю). Ніколи в природних умовах Полісся не зможуть сформуватись високогумусні чорноземи.

Людина у процесі ведення сільського господарства порушує природний енергетичний та речовинний баланс ландшафту. Хоча у с.-г. ландшафтах «прихід» вуглецю до системи «ґрунт-рослина» буде більшим за степовий цілинний аналог, практично вся рослинна маса виноситься з врожаєм. В ідеалі це має компенсуватись внесенням органічних добрив. Власно тут і закінчуються наші можливості щодо врегулювання «вхідних» статей вуглецевого балансу агроекосистеми. Ми можемо лише вносити необхідну кількість органічних добрів.

Значно більші можливості людина має при врегулюванні «вихідних», витратних статей. Ми здатні:

1. Зменшити до допустимого рівня ерозійні втрати ґрунту.
2. Залишати в ґрунті максимально можливу кількість решток с.-г. рослин після збирання врожаю.
3. Створювати максимально сприятливі умови для підтримання ґрунту у «природному» стані для зменшення/припинення прискореної мінералізації ґрунту. Остання відбувається за рахунок зміни температурного, повітряного та водного режимів ґрунту.
4. Створити умови для максимально раціонального використання СО2, що утворюється при диханні ґрунту. Коментар: у приземному шарі повітря концентрація CO2 – 0.03%, а ґрунт «видихає» повітря з вмістом СО2 – 0.28%, тобто на порядок більше. Внаслідок цього інтенсивність фотосинтезу рослин збільшується втричі.

Взагалі кількісні значення вхідних та вихідних параметрів балансу вуглецю в ґрунті залежать від фізико-географічного розташування агроландшафту та системи землеробства яка там застосовується.