ИСТИНА

НИР проводится в рамках реализации Важнейшего инновационного проекта государственного значения «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ» (ВИП ГЗ) в части разработки системы наземного и дистанционного мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов на территории Российской Федерации, создания системы учета данных о потоках климатически активных веществ и бюджете углерода в лесах и других наземных экологических системах. НИР направлена на оценку запасов углерода в почвах и его потоков в природных экосистемах лесной зоны, расширение и уточнение математических моделей для прогноза динамики углерода в естественных и агроэкосистемах.

Scientific research is carried out as part of the implementation of the most important innovation project of state importance "The unified national system for monitoring climatically active substances" in terms of developing a system of terrestrial and remote monitoring of carbon pools and greenhouse gas fluxes in the Russian Federation, creating a system of accounting data on the flow of climatically active substances and the carbon budget in forests and other terrestrial ecological systems. The scientific research is aimed at estimating soil carbon stocks and fluxes in natural ecosystems of the forest zone, expanding and refining mathematical models for forecasting carbon dynamics in natural and agro-ecosystems.

В ходе мониторинга наземных экосистем на всех пробных площадях в лесной зоне будут оценены запасы углерода в почвах, включая подстилку, для уточнения и обновления конверсионных коэффициентов (показателей) для расчета поглощения парниковых газов наземными экосистемами. Будет проанализирована интенсивность потоков климатически активных газов и ее пространственная изменчивость в типичных таежных экосистемах Западной Сибири и лесной экосистеме УОПЭЦ МГУ «Чашниково» (Московская область). В последней будет также определена биомасса нижнего яруса растительности. В лесных экосистемах Звенигородской биостанции МГУ будут оценены изменения концентраций и потоков углерода в системе атмосферные осадки – подкроновые воды – почвенные воды. В области математического моделирования будут получены результаты оценки чувствительности использованных моделей к изменению внешних факторов, характеризующих агроклиматические условия согласно сценариям эмиссии RCP4.5 и RCP8.5 до 2090 г. Ожидаются результаты оценки благоприятности/ неблагоприятности ожидаемых климатических изменений для технологий управления процессом секвестрации углерода почвами агроценозов и влияния на данный процесс адаптационных решений. Предполагаются результаты оценки достижения равновесного содержания углерода почвы в технологиях управления процессом секвестрации агроценозами согласно сценариям эмиссии RCP4.5 и RCP8.5 до 2090 г. и влияние на данный процесс адаптационных решений. Будут получены результаты анализа ключевых параметров использованного комплекса моделей, определяющих прогнозную динамику пулов почвенного углерода, а также перечень требований к структуре модели нового поколения динамики органического вещества почв агроэкосистем. Будет оценен потенциал секвестрации углерода при увеличении поступления органических веществ в почву на 5, 10 и 20%. Будет создана карта секвестрационного потенциала пахотных почв Ростовской области на основе данных Роскомстата и Агрохимслужбы.

На факультете почвоведения Московского университета активно развиваются работы по мониторингу и моделированию биогеохимических циклов элементов, в том числе цикла углерода в естественных и аграрных почвах и наземных экосистемах. В частности, проводилось моделирование динамики органического углерода почвы, идентифицированных для широкого диапазона почвенно-климатических условий России по данным длительных полевых опытов Географической сети агрохимических опытов. На этапе 2022г., реализованного по Распоряжению Правительства No2515-р от 02.09.2022г., были обобщены результаты по оценке интенсивности потоков климатически активных газов в тайге западной Сибири (Ямало-Ненецкий автономный округ) на временных площадках наблюдений в основных типах тундровых и северотаежных экотонных ландшафтов и почв. Продолжается мониторинг эмиссии диоксида углерода на северотаежных участках (Надымский район, ЯНАО). Проведена оценка запасов углерода в почвах, поступления соединений углерода и их выноса с почвенными водами в лесных экосистемах зоны хвойно-широколиственных лесов на модельных объектах Звенигородской биологической станции МГУ (Московская область). Произведена оценка запасов углерода и потенциала продуцирования климатически активных газов на лесных участках УОПЭЦ МГУ «Чашниково» (Московская область). Для шести длительных полевых опытов с удобрениями, расположенных в Московской, Тверской, Владимирской, Воронежской и Ростовской областях воспроизведена наблюдаемая динамика запасов органического углерода почвы в пахотном слое для контрастных вариантов опытов. Подготовлена обзорная карта потенциала поглощения углерода пахотными почвами Российской Федерации на основании применения математической модели RothC по методике, разработанной Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО).

В течение 2023 г. для выполнения ВИП ГЗ факультетом почвоведения МГУ созданы и/или модернизированы 10 пробных площадей мониторинга пулов и потоков углерода и поддержаны 5 временных площадок наблюдений в типичных наземных экосистемах лесной зоны России. Это мерзлые бугристые торфяники в тайге западной Сибири (Ямало-Ненецкий автономный округ), сосново-ельники кислично-черничные (Звенигородская биостанция МГУ) и ельники с присутствием березы или клена (УОПЭЦ МГУ «Чашниково») в подтайге (Московская область). В тайге Западной Сибири на 5 пробных площадях на мерзлых бугристых торфяниках в результате полевых исследований по методике экстенсивного мониторинга определены запасы фитомассы и углерода в почвах. Оценена интенсивность потоков климатически активных газов и их пространственная вариабельность на временных площадках наблюдений в трех ключевых биогеоценозах: сосняки зеленомошные и лишайниковые, мерзлые бугристые торфяники, болотные экосистемы. В лесах Звенигородской биостанции МГУ на 5 пробных площадях проведены таксационные (с помощью лесоустроителей ЦЭПЛ), геоботанические, почвенные, почвенно-зоологические, микробиологические исследования и оценка биомассы напочвенного покрова по единым методикам интенсивного мониторинга, разработанным в рамках ВИП ГЗ. На основании определения запасов подстилок, плотности почв, доли мелкозема и содержания углерода определены его запасы в почвах. Проведена оценка поступления соединений углерода с атмосферными осадками, подкроновыми водами и выноса с почвенными водами на 3 участках комплексного долговременного мониторинга. Исследования на тестовом участке лесной экосистемы в УОПЭЦ МГУ «Чашниково» также включали комплексные исследования по единым методикам интенсивного мониторинга. Наряду с почвенными, почвенно-зоологическими и микробиологическими исследованиями проведена оценка эмиссии СО2 из почвы, запасов углерода в нижнем ярусе растительности, подстилке и почве на 5 пробных площадях. Запасы углерода в почве оценены с учетом разных способов опробования. Получены коэффициенты пересчета для сопоставления оценок запасов углерода при работе как с индивидуальными, так и со смешанными образцами, отобранными буром и из прикопок, и двух методах определения углерода (по Тюрину и сухим сжиганием) что позволяет сравнивать данные из разных источников. В области моделирования проведена оценка чувствительности использованных моделей к изменению внешних факторов, характеризующих агроклиматические условия согласно сценариям эмиссии RCP4.5 и RCP8.5 до 2090 года. Оценена степень благоприятности / неблагоприятности ожидаемых климатических изменений для технологий управления процессом секвестрации углерода почвами агроценозов и влияния на данный процесс адаптационных решений. Оценено достижение равновесного содержания углерода почвы в управлении процессом секвестрации углерода агроценозами согласно сценариям эмиссии RCP4.5 и RCP8.5 до 2090 г. и влияние на данный процесс адаптационных решений. Проведён анализ ключевых параметров моделей, определяющих прогнозную динамику пулов углерода и перечень требований к структуре модели динамики органического вещества почв агроэкосистем нового поколения. Полученные результаты являются основой для разработки системы прогнозирования динамики органического вещества почв агроэкосистем и обоснования адаптационных решений в условиях ожидаемого климата на территории России на локальном уровне. Построены 4 прогностические базы данных единого формата по сценариям будущего климата, урожайности культур и динамике органического углерода почвы по длительным полевым опытам Верхневолжского ФАНЦ, ВНИИ льна, Ростовского ФАНЦ и ВНИИ сахара и сахарной свеклы. Оформляются свидетельства о регистрации баз данных: комиссия по интеллектуальной собственности МГУ одобрила их регистрацию в Роспатенте (см. выписки из заседаний комиссии от 30.06.2023 и 08.11. 2023, Приложение Г). Разработана серия прогнозных карт потенциала секвестрации почвенного органического углерода в слое 0–30 см в пахотных почвах России на период в 20 лет при увеличении поступления органических веществ в почву на 5%, 10% и 20%. Составлены таблицы абсолютной и относительной скорости (тонн С/га/год) секвестрации почвенного углерода для пахотных почв России по природным зонам и подзонам и по субъектам РФ для разных сценариев устойчивого управления почвенными ресурсами. Результаты моделирования по Ростовской области подтвердили верность выбора изменения подходов к расчету поступающего в почву органического вещества для его приближения к реальным величинам путем использования локальных данных (Росстат и Агрохимслужба). Этот подход может быть распространен в следующем году на новые субъекты РФ. МГУ активно участвует в разработке и уточнении единых методик мониторинга почв, растительности, атмосферных выпадений и почвенных вод, почвенной биоты, а также эмиссии диоксида углерода почвами.