Мониторинг динамики углерода в наземных экосистемах России и оценка эффективности технологий его секвестрирования

Научно-исследовательская работа выполнялась сотрудниками молодежной лаборатории (https://carbo-lab.ru/), созданной в ноябре 2022 г. Объектом исследования являются почвы естественных, агрогенных и постагрогенных экосистем, расположенные в различных биоклиматических зонах Европейской территории России. Цель – оценка составляющих баланса углерода (С) в естественных, агрогенных и постагрогенных экосистемах и поиск эффективных решений для накопления органического С в почвах с учетом биоклиматических условий. Выполнены полевые и лабораторные исследования, применены методы дистанционного зондирования, машинного обучения и математического моделирования. Результаты: 1. Выполнен ретроспективный анализ динамики показателей почвенного С цикла за последние 9-16 лет и определена роль смены землепользования в этом процессе на региональном уровне. 2. Апробирован статистически обоснованный подход к оценке эффективности актуальных технологий ресурсосберегающего земледелия (сидерация, применение биокомпоста и нулевая обработка почвы) для секвестрации С в регионах северной, средней и южной части Европейской территории России соответственно. 3. Выполнен долгосрочный прогноз (до 2100 г.) динамики показателей почвенного цикла С при применении упомянутых выше технологий ресурсосберегающего земледелия. В среднесрочной перспективе (в первые ~30 лет) они будут наиболее эффективными в секвестрации С за счет пополнения почвенных запасов со скоростью от 0.1 до 0.5 т С га-1 год-1 независимо от сценария изменения климата, что соответствует рекомендации международной инициативы «4 промилле». 4. На основе полученных экспериментальных данных настроены различные имитационные модели, которые применялись с учетом специфики экосистем (лесные, луговые) и их использования (агроценозы) для прогноза динамики показателей баланса С. Выполнена модификация моделей по размещению параметра R0 (дыхание почвы при температуре воздуха 0°С). 5. Впервые применена комбинация методов для оценки сезонного варьирования вклада гетеротрофной и корневой компоненты в дыхание почвы в лесном и луговом ценозах. Даны рекомендации по возможному применению методов и варианты их доработки для использования в мониторинговых программах баланса С. 6. Разработан и запатентован программный продукт для автоматизации оценки дендропараметров в молодых лесах. Полученные результаты указывают на определённую эффективность применения данного продукта для автоматизации оценок биомассы древостоев с последующим переходом к оценке запасов С (21.1 и 23.4 т га-1 по данным автоматизированной оценки и наземных измерений соответственно). Полученные результаты могут быть востребованы в отрасли сельского и лесного хозяйства, в сфере территориального планирования в масштабе районов и округов Московской обл.