Анализ динамики запасов органического вещества в пахотных почвах Ямала: вычислительные эксперименты с моделью ROMUL

Анализ динамики запасов органического вещества в пахотных почвах Ямала: вычислительные эксперименты с моделью ROMUL

Автор: Надпорожская М.А., Быховец С.С., Низамутдинов Т.И., Моргун Е.Н., Абакумов Е.В.

Журнал: Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева @byulleten-esoil

Рубрика: Статьи

Статья в выпуске: 120, 2024 года.

Бесплатный доступ

Динамику органического вещества (ПОВ) пахотных почв Ямала анализировали с помощью вычислительных экспериментов с моделью ROMUL, а температуры и влажности почвы - с помощью модели SCLISS. Почва - агрозем иллювиально-железистый агрогенно-аккумулятивный. Мощность гумусового горизонта PY 30 см. Запасы для 0-20 и 0-30 см: ПОВ - 9.32 и 13.75; N - 0.46 и 0.66 кг/м2 соответственно. Фон: ерниково-зеленомошная тундра около г. Салехард. Почва дерново-подбур: подстилка (О, 2 см) и гумусово-аккумулятивный (AY, 4 см) и иллювиально-железистый (BF, 6 см) горизонты. Запасы для 0-2 и 2-6 см, кг/м2: ПОВ - 1.38 и 2.69; N - 0.03 и 0.18 соответственно. Количество и качество опада фона оценивали по литературным данным. Уточнение количества опада проводили методом решения обратной задачи (spin-up). Имитировали торфование: стартовое 12 кг/м2 и поддерживающие (каждые 6 лет) - 4, 8 и 12 кг/м2, N 1%. Внесение минеральных удобрений в дозе: N 4 г/м2 (40 кг/га) в годы торфования и внесение той же дозы азота ежегодно. Ретроспектива вычислительных экспериментов 30 и 90 лет. Вычислительные эксперименты показали, что после стартового торфования, 12 кг/м2, дерново-подбура через 30 лет остается детрита 15% от внесенного. Поддерживающее торфование, 8-12 кг/м2 (80-120 т/га), приводит к увеличению запасов ПОВ до 20-30 кг/м2 и избыточному накоплению детрита. Внесение 4 кг/м2 (40 т/га) торфа раз в 6 лет в течение 90 лет показывает динамику запасов ПОВ от дерново-подбура до агрозема, что подтверждается данными полевых исследований. Внесение минерального азота раз в 6 лет не влияет на запасы ПОВ. Ежегодное внесение минерального азота вызывает рост запасов ПОВ за счет усиления гумификации. Этот факт требует экспериментальной проверки.

Еще

Имитационное моделирование, ямал, северное земледелие, запасы органического вещества почв, детрит, гумус, органические и минеральные удобрения

Короткий адрес: https://sciup.org/143183576

IDR: 143183576   |   DOI: 10.19047/0136-1694-2024-120-48-83

Список литературы Анализ динамики запасов органического вещества в пахотных почвах Ямала: вычислительные эксперименты с моделью ROMUL

  • Алексеев В.А., Бердси P.A. Углерод в экосистемах лесов и болот России. Красноярск: Изд-во СО РАН, 1994. 224 с.
  • Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: изд. Моск. Унив., 1970. 487 с.
  • Базилевич Н.И., Титлянова А.А. Биотический круговорот на пяти континентах: азот и зольные элементы в природных наземных экосистемах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 381 с.
  • Балаганская Е.Д. Органическое вещество окультуренных подзолистых почв Мурманской области: Автореф. дис. … к. б. н. 03.00.27. М., 1990. 16 с.
  • Булыгина О.Н., Разуваев В.Н., Трофименко Л.Т., Швец Н.В. Описание массива данных среднемесячной температуры воздуха на станциях России. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014621485. URL: http://meteo.ru/data/156-temperature#описание-массива-данных.
  • Быховец С.С. О параметризации влажности лесной подстилки в простой модели водного режима лесных почв // Математическое моделирование в экологии. Материалы 3-й Национальной научной конференции с международным участием. Пущино, 2013. С. 40-41.
  • Быховец С.С., Комаров А.С. Простой статистический имитатор климата почвы с месячным шагом // Почвоведение. 2002. № 4. С. 443-452.
  • Игнатенко И.В. Почвы восточноевропейской тундры и лесотундры. М.: Наука, 1979. 280 с.
  • Ильин Б.М., Булыгина О.Н., Богданова Э.Г., Веселов В.М., Гаврилова С.Ю. Описание массива месячных сумм осадков, с устранением систематических погрешностей осадкомерных приборов. URL: http://meteo.ru/data/506-mesyachnye-summy-osadkov-s-ustraneniem-sistematicheskikh-pogreshnostej-osadkomernykh-priborov.
  • Исекеев И.И. Система повышения продуктивности и улучшения качества кормов луговых травостоев в лесостепной и лесотундровой зонах Западной Сибири Автореферат дис.... докт. с.-х. н. 06.01.04. Омск, 1995. 38 с.
  • Кудеяров В.Н. Моделирование динамики органического вещества в лесных экосистемах. М.: Наука, 2007. 380 с.
  • Моргун Е.Н., Абакумов Е.В., Низамутдинов Т.И., Ильясов Р.М. Полярное земледелие в Ямало-Ненецком автономном округе. Возрождение. СПб.: Астерион, 2022. 250 с.
  • Надпорожская М.А., Абакумов Е.В., Чертов О.Г. Оптимизация рекультивации нарушенных земель промышленных карьеров с использованием математической модели динамики органического вещества ROMUL // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. № 11 (197). С. 1522-1526.
  • Надпорожская М.А., Абакумов Е.В., Хораськина Ю.С., Быховец С.С., Шанин В.Н., Комаров А.С. Оценка возможной динамики органического вещества почв Антарктиды с применением математической модели ROMUL при климатических изменениях // Криосфера Земли. 2017. XXI. № 1. С. 57-65.
  • Надпорожская М.А., Быховец С.С., Абакумов Е.В. Применение математической модели ROMUL для оценки эмиссии СО2 и динамики органического вещества литоземов Субантарктики // Почвоведение. 2022. № 4. С. 415-427.
  • Низамутдинов Т.И., Сулейманов А.Р., Моргун Е.Н., Динкелакер Н.В., Абакумов Е.В. Почвы залежного поля Ямальской опытной станции: эколого-аналитическая оценка // Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 2. С. 350-360. (На англ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-2-2369.
  • Низамутдинов Т.И., Сулейманов А.Р., Моргун Е.Н., Гусев А.В., Тупахина О.С., Гусев А.В., Плеханов А.В., Тупахин Д.С., Абакумов Е.В. Почвы заполярного археологического памятника “Поселение Лабытнанги 1 (Комяцкая деревня)”: морфологический анализ и химическая характеристика // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2023. Вып. 114. С. 66-108. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-114-66-108.
  • Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд. Моск. Унив., 1985. 376 с.
  • Переверзев В.Н., Коробейникова Н.М., Балаганская Е.Д. Влияние органических удобрений на плодородие и продуктивность новоосвоенной подзолистой почвы // Изучение целинных и окультуренных почв Мурманской области. Апатиты: изд. КФШ СССР. 1987. С. 64-83.
  • Переверзев В.Н., Коробейникова Н.М., Балаганская Е.Д. Применение торфа при мелиорации песчаных подзолистых почв в Мурманской области. Апатиты: 1988. 16 с.
  • Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. Л.: Наука, 1980. 222 с.
  • Поляков В.И., Петров А.А., Абакумов Е.В., Кимеклис А.К., Гладков Г.В., Андронов Е.Е. Микробиом постагрогенных палевых почв центральной Якутии // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2024. Вып. 119. С. 6-29. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2024-119-6-29.
  • Растворова О.Г. Физика почв. Л.: ЛГУ, 1983. 195 с.
  • Справочник по климату СССР. Вып. 17. Омская и Тюменская области. Ч. 4. Влажность воздуха, атмосферные осадки и снежный покров. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 259 с.
  • Справочник по удобрениям. М.: Колос, 1964. 719 с.
  • Тихановский А.Н. Картофель на Ямале. Новосибирск: Академиздат, 2021. 160 с.
  • Тихановский А.Н. Биологическая рекультивация земель на Крайнем Севере // Аграрная наука. 2004а. № 8. С. 12-13.
  • Тихановский А.Н. Влияние органических и минеральных удобрении на численность и биомассу микроорганизмов в почвах Крайнего Севера // Агрохимия, 2004б. № 6. С. 24-29.
  • Тихановский А.Н. Теория и практика применения удобрений на почвах Крайнего Севера. М.: Научный консультант, 2015. 273 с.
  • Тюрин И.В. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании и плодородии. Учение о почвенном гумусе. М.: Сельхозгиз, 1937. 285 с.
  • Федеральная служба государственной статистики. Численность населения Российской Федерации по муниципальным образованиям. https://rosstat.gov.ru//compendium/document/13282 (дата обращения: 24.07.2023 г.).
  • Шамрикова Е.В., Ванчикова Е.В., Кондратёнок Б.М., Лаптева Е.М., Кострова С.Н. Проблемы и ограничения дихроматометрического метода измерения содержания почвенного органического вещества (обзор) // Почвоведение. 2022. № 7. С. 787-794. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070097.
  • Шерстюков А.Б. Описание массива суточных данных о температуре почвы на глубинах до 320 см по метеорологическим станциям Российской Федерации. URL: http://meteo.ru/data/164-soil-temperature.
  • Шерстюков А.Б. Описание массива суточных данных о температуре почвы по коленчатым термометрам Савинова по метеорологическим станциям Российской Федерации. URL: http://meteo.ru/data/597-sutochnye-dannye-o-temperature-pochvy-po-kolenchatym-termometram-savinova.
  • Hubbe A., Kalinina O., Tolksdorf-Lienemann E., Giani L., Chertov O., Nadporozhskaya M.Е. Evidence of plaggen soils in European North Russia (Arkhangelsk region) // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2007. Vol. 170. No. 3. P. 329-334.
  • Meentemeyer V. Macroclimate and lignin control of litter decomposition rates // Ecology. 1978. Vol. 59. No. 3. P. 465-472.
  • Nadporozhskaya М.A., Chertov O.G., Abakumov E.V. Determination of the optimal doses of organic fertilizers for plant protection by the computing experiments with mathematical model ROMUL // Mathematical modeling in plant protection. Dedicated to the memory of Professor R.A. Poluektov / V.A. Pavljushin, N.N. Semenova (Eds.). All-Russia Institute of Plant Protection, Agrophysical Research Institute, Saint-Petersburg State University, 2014. P. 31-36.
  • Nizamutdinov T., Abakumov E., Morgun E. Morphological features, productivity and pollution state of abandoned agricultural soils in the Russian Arctic (Yamal Region) // One Ecosystem. 2021. Vol. 6. e68408.
  • Price M.J. Seeing Green: Lifecycles of an Arctic Agricultural Frontier // Rural Sociology, 2023. https://doi.org/10.1111/ruso.12506.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp