Модель баланса гумуса для продвижения рапса в регенеративное земледелие и низкоуглеродную экономику Российской Федерации

Современный этап интенсификации сельскохозяйственного производства противоречив и характеризуется высокой урожайностью культур на фоне усиления негативных явлений, включая ухудшение качества питьевой воды, снижение биоразнообразия и др. Это развитие привело к росту интереса производителей к регенеративному (восстановительному) земледелию, которое стремится вернуться к природе и ее естественным процессам саморегуляции и взаимосвязям (Pytlik, 2021). Ученых и практиков привлекают долгосрочные преимущества, такие как улучшение здоровья почвы, экономия продуктивных запасов влаги, повышение микробиологической активности, снижение затрат на производство, возможность установления более высоких цен на органическую продукцию и др. В настоящее время идея встраивания сельскохозяйственного производства в систему самообновления природы вышла за рамки академических теорий и утвердилась на переднем крае аграрных практик развитых стран. Так в “Почвенной стратегии 2030” Европейского Союза (ЕС) декларировано, что переход на регенеративное земледелие позволяет повысить устойчивость и здоровье почв, экосистем и ландшафтов и является основой функционирования циркуляционной экономики, становление которой намечается до 2050 г. (Иванов и др., 2022). Другим примером приведем запуск в 2025 г. Министерством сельского хозяйства США (USDA) пилотной программы по регенеративному земледелию стоимостью 700 миллионов долларов США. Цель программы – помочь фермерам внедрить методы, улучшающие здоровье почвы, повышающие качество воды и увеличивающие долгосрочную производительность для укрепления продовольственного и сырьевого обеспечения страны (Natural…, 2026).

Восстановление содержания гумуса в почвах входит в число приоритетов регенеративного земледелия. Ключевым фактором пополнения почвы гумусом на землях сельскохозяйственного назначения является наличие растительных остатков, образующихся на полях после сбора урожая. Эти остатки служат биомассой для гумусообразования, увеличение обилия которой стимулирует обогащение почвы гумусом (Столбовой и др., 2025).

Объем растительных остатков, остающихся в поле после уборки рапса, значительно превосходит аналогичные показатели для других масличных культур. Отмечено, что переход от выращивания подсолнечника к озимому рапсу привел к увеличению выхода растительных остатков на 27.3%. При этом доля корневых остатков возросла с 50.1% до 75.8%. Замена подсолнечника на озимый рапс оказалась сопоставима с дополнительным внесением 8.6 т/га навоза (Курбанов и др., 2009). Аналогичные данные приводятся и в других исследованиях, согласно которым заделка растительных остатков рапса после уборки на семена эквивалентна внесению 10–30 т навоза на гектар (Артемов, 1992; Емельянов, 1999; и др.).

Производство рапса признается МСХ РФ драйвером роста рынка масличных культур (Некрасов, 2024). Перспективность расширения посевных площадей отмечается для северных нечерноземных районов на территориях ввода в сельскохозяйственный оборот залежных земель. Географическое положение РФ способствует тому, что рапс может включаться в севооборот во всех природно-климатических зонах, где он, как альтернатива сои, ана- логичен по маржинальности и доходности сельхозтоваропроизводителей.

Для сельскохозяйственных предприятий увеличение производства рапса является достаточно привлекательным по ряду причин:

– возделывание рапса экономически выгодно, при урожайности свыше 25 ц/га уровень рентабельности производства превышает 50%;

– продукты переработки рапса востребованы как на внутреннем, так и внешнем рынках;

– посевы рапса являются хорошим предшественником для зерновых культур;

– в результате переработки рапса получают такие ценные побочные продукты, как глицерин, жмых и шрот;

– рапс задерживает питательные вещества в почве, улучшает ее структуру, поддерживает уровень плодородия, хорошо перерабатывает органические удобрения;

– солома рапса используется в качестве топлива в фермерских хозяйствах, а также органического удобрения и отчасти в кормопроизводстве;

– рапс – отличный медонос (с 1 га посевов пчелы собирают до 90 кг меда).

Помимо отмеченных плюсов, стоит подчеркнуть значимость рапса для производства биотоплива как замены традиционным углеводородным источникам. Биотопливо позиционируется как возобновляемая альтернатива. При таком рассмотрении прослеживается замкнутый цикл: углекислый газ, высвобождаемый при сжигании биотоплива, вновь поглощается растениями в ходе их роста, и из которых оно производится, что обеспечивает углеродную нейтральность.

Масло для биотоплива из рапса имеет значительные преимущества в экологическом отношении по сравнению с энергоносителями, полученными на основе ископаемых углеводородов. Так, при работе двигателей на биотопливе в выбросах отмечается лишь незначительное количество закиси азота, при отсутствии серы и других токсичных веществ. Рапсовое масло нетоксично, не загрязняет грунтовые воды и водоемы. При утечках полностью разлагается в почве в течение трех недель. Показано, что рапсовое масло обеспечивает рекультивацию радиоактивно зараженных земель, снижает эмиссию парниковых газов на 25–50%, обеспечивает замкнутый круговорот углекислого газа (Киреева, 2008). В техническом отношении рапсовое масло не снижает ресурс двигателя, наиболее устойчиво к влиянию низких температур (до минус 10 °С), это самое безопасное горючее (точка воспламенения 325 °С) (Киреева, 2008).

Климатическая выгода от применения биотоплива измеряется объемом сниженных выбросов парниковых газов (в углеродных единицах) по сравнению с использованием ископаемого топлива. Эффективность биотоплива может возрасти, если культивация приводит к положительному БГ (пересчитанному на содержание углерода), то есть способствует дополнительному поглощению парникового газа (ПГ); или снизиться при отрицательном БГ, когда выращивание сырья для биотоплива истощает запасы гумуса, что приводит к эмиссии ПГ (Столбовой и др., 2025).

Цель исследования – определить БГ в почве, формирующийся при выращивании рапса на семена. Это позволит комплексно оценить потенциал культуры для развития регенеративного земледелия и стимулирования низкоуглеродной экономики в России. Представленные расчеты, основанные на обобщенных данных по стране, носят предварительный характер, однако служат аргументированным основанием для принятия стратегических управленческих решений относительно внедрения обозначенных перспективных практик.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

В исследовании использована новейшая отечественная модель управления БГ для почв агроэкосистем РФ (на основе работ Столбовой и др., 2024, 2025, 2026). Под бюджетом БГ подразумевается учет поступления и расхода гумуса в почве. Модель отличается универсальностью, включая анализ потенциала сельскохозяйственных культур для перехода к регенеративному земледелию, а также к организации почвенно-климатических инициатив, способствующих переходу к низкоуглеродной экономике.

Приходную часть БГ определяли по уравнениям регрессии для рапса (Столбовой и др., 2024). Рассчитывали биомассу гуму-сообразования, которая включает поступление в почву побочной продукции, пожнивных и корневых остатков. Количество образующегося гумуса определяли как величину биомассы гумусообра-зования, умноженную на коэффициент гумификации соответствующей культуры.

Расходную часть БГ (минерализация) определяли по запасам гумуса в пахотном слое, умноженном на коэффициент минерализации гумуса в почве под посевами рапса и относительного индекса биологической продуктивности соответствующего административного района (Столбовой и др., 2024).

Для расчета БГ под посевами ярового и озимого рапса использовались данные государственной статистики по состоянию на 2018-2024 гг. (Росстат, 2023 ) . Рассматривались два варианта формирования биомассы гумусообразования, практикуемые в современном сельскохозяйственном производстве РФ: 1) сокращенный – сумма корневых и пожнивных растительных остатков; 2) расширенный – сумма корневых, пожнивных растительных остатков и побочной продукции.

Применена достоверная регрессионная зависимость (Курбанов и др., 2009), которая имеет следующий вид:

у = 1.84х + 2.33, где y – количество образующихся растительных остатков;

х – урожайность семян рапса.

Для расчета количества побочной продукции урожай семян рапса умножался на 3 (Лапа и др., 2007). Коэффициент гумификации был взят равным 0.2 (Крылатов и др., 1998). Средневзвешенная по площади величина минерализации гумуса в РФ была установлена нами ранее (Столбовой и др., 2024; табл. 9) и составила 7.5 ц/га. С учетом изложенного БГ определялся как величина гу-мусообразования, умноженная на коэффициент гумификации (0.2), и вычитанием значения минерализации гумуса (7.5 ц/га).

Для оценки различий между урожайностями ярового и озимого рапса по годам исследований использовался метод разности пар между сопряженными последовательностями, в котором сте- пень различия между ними определялась по значению коэффициента Стьюдента (Закс, 1976). Расчеты проводились по формуле:

tф = d/sd = (Sum di)/n*SQRT((SUM d2i – (SUM di)2/n)/n×(n – 1)), где d – разность между сопряженными парами данных в сравниваемых рядах значений;

sd – стандартная ошибка;

• n – объем выборки;

SUM – знак суммы;

SQRT – знак корня квадратного;

• n – число пар в сравниваемых рядах.

При этом, если значение tф было больше соответствующего табличного значения, то различия межу сравниваемыми последовательностями были существенными. В случае, когда tф меньше табличного значения, различия между последовательностями считались незначимыми.

Для перевода среднего значения величины БГ (ц/га) в углеродные единицы, измеряемые в тоннах СО 2 -эквивалентов (тСО 2 -экв./га), необходимо выполнить пересчет (Столбовой и др., 2024):

КСО2-экв. = [1/(10*1.724)]*3.67 = 0.216, где 10 – коэффициент пересчета центнеров в тонны; 1.724 – коэффициент пересчета гумуса в углерод; 3.67 – коэффициент пересчета углерода в СО2-экв. (углеродные единицы).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Величины урожайности ярового и озимого рапса приведены в таблице 1. Урожайность озимого рапса за семилетний период изменялась от 19.8 до 28.1 ц/га и в среднем составляла 25.1 ц/га (табл. 1), Урожайность ярового рапса была значительно меньше и варьировала на протяжении указанного периода от 12.4 до 17.8 ц/га при среднем значении 15.3 ц/га. Оценка значимости различий между величинами урожайностей ярового и озимого рапса методом разности пар по t-критерию составила 2.65. Табличное значение критерия Стьюдента при шести степенях свободы равно 2.45, при двустороннем уровне значимости – 0.05. Это показывает, что различие между урожайностями ярового и озимого рапса достоверно.

Таблица 1. Средневзвешенная по площади урожайность рапса озимого и ярового в РФ (ц/га) в период 2018–2024 гг. (Росстат, 2025)

Table 1. The area-weighted average yield of winter and spring rapeseed in the Russian Federation (centners per hectare) for the period 2018–2024 (Rosstat, 2025)

Год Культура	00 ^ о eq	о ^ о eq	о eq о eq	1-Н eq о eq	eq eq о eq	m eq о eq	ТГ eq о eq	Среднее за 7 лет
Рапс озимый	19.8	22.6	23.0	26.9	27.7	28.1	27.3	25.1
Рапс яровой	12.4	13.2	16.3	15.1	17.1	17.8	15.1	15.3

По средним за семь лет значениям урожайности озимого и ярового рапса были определены соответствующие значения биомассы гумусообразования (для вариантов сокращенного и расширенного поступления в почву) и баланс гумуса (табл. 2).

При сокращенном варианте поступления в почву биомассы гумусообразования БГ оказывается положительным лишь после выращивания озимого рапса. Меньшая урожайность ярового рапса приводит к снижению биомассы гумусообразования, которая ниже величины минерализации гумуса и к отрицательному БГ. При расширенном варианте поступления биомассы гумусообразования БГ в почве является положительным под всеми культурами рапса.

Повышение содержания гумуса в почвах напрямую коррелирует с расширенным воспроизводством их плодородия. Таким образом, посевы озимого рапса, независимо от того, сокращено или же расширено поступление биомассы гумусообразования в почву, полностью соответствуют основополагающим принципам регенеративного земледелия. В случае же расширенного поступления такой биомассы, возделывание не только озимого, но и ярового рапса становится целесообразным, приводя к достижению указанных задач. Оценка перспективности использования посевов рапса в почвенно-климатических проектах приведена в таблице 3.

Таблица 2. Биомасса гумусообразования и баланс гумуса в почвах после выращивания рапса

Table 2. Biomass of humus formation and humus balance in soils after rapeseed cultivation

Культура	§1 о a о Ч = £ я =я я S a a. U “	Биомасса гумусообразования, ц/га			Баланс гумуса, ц/га
		® я Я © © Я 2 © я ь а © Я £ и 2 1 о с	В! Я И и к я Я я © к© © В	S ^ „ я § S ® 5 а н я я £ а Я Я Я g © Я « Я а « я © © 2 я я	й © S w И я « я а & 10 U « аз	ч £ w й я 9 * а © а^
Рапс озимый	25.1	48.5	75.3	123.8	2.2	17.3
Рапс яровой	15.3	30.5	45.9	76.4	-1.4	7.8

Общее количество эмиссии при сокращенной биомассе гумусообразования под культурами озимого и ярового рапса в РФ было –0.433 млн т СО 2 -экв. В варианте расширенного поступлении биомассы гумусообразования в почву после возделывания озимого и ярового рапса отмечалось поглощение углерода +5.714 млн т СО 2 -экв. Однако, вследствие различий по посевным площадям рассматриваемых культур, вклад ярового рапса в поглощение углерода почвами РФ был в 1.8 раза больше по сравнению с озимым рапсом. Величина выбросов ПГ (в пересчете на углеродные единицы) сельскохозяйственным сектором экономики РФ в 2022 г. составила 121 млн т СО 2 -экв. (О климатической…, 2025). Поглощение почвой в этом году было 5.714 млн т СО 2 -экв., что составляет около 5% годового выброса углеродных единиц сельскохозяйственным сектором страны.

Таблица 3. Поглощение/эмиссия углеродных единиц почвами под посевами озимого и ярового рапса

Table 3. Absorption/emission of carbon units by soils under winter and spring rapeseed crops

Культура	Средний урожай культур, ц/га	Количество углеродных единиц (т СО 2 -экв.), поглощенных (+) или эмитированных (–) почвой на 1 га пашни		Суммарное количество углеродных единиц (млн т СО 2 -экв.), поглощенных (+) или эмитированных (–) почвой под рапсом в РФ
		= я ©2  « « и 2 g $ О а $ а н 2 © й   S О и      1,	В! О S Я я я 3 я « ® S щ о 2 я F s £ g" £ ^	ой Л S я 2 ё й   S о ф О КО О	я я 3 я sisi О - О ^
Рапс озимый	25.1	+ 0.48	+ 3.74	+ 0.226	+ 2.025
Рапс яровой	15.3	- 0.30	+ 1.68	- 0.659	+ 3.689
Итого				- 0.433	+ 5.714

ВЫВОДЫ

Средняя за семилетний период (2018–2024 гг.) урожайность озимого рапса была в 1.7 раза выше указанного показателя для ярового рапса. При этом урожайность этих культур значимо различалась по годам исследований.

Следствием различий по урожайности было варьирование БГ. В варианте культуры озимого рапса БГ был положительным, и почва накапливала около 2.2 ц/га гумуса. В варианте яровой культуры рапса БГ был отрицательным, и почвы ежегодно теряли око- ло 1.4 ц/га гумуса.

При расширенном поступления биомассы гумусообразова-ния в почву БГ был положительным как при выращивании ярового, так и озимого рапса. То есть почвы демонстрировали расширенное воспроизводство плодородия, что соответствует целям регенеративного земледелия.

Таким образом, озимый рапс может использоваться для регенеративного земледелия без ограничений. Культура ярового рапса может использоваться только в варианте расширенного поступления биомассы гумусообразования.

Возделывание озимого рапса приводит к закреплению гумуса в почве, что в пересчете на углеродные единицы составляет +0.48 т СО 2 -экв./га. Возделывание ярового рапса сопровождается потерей гумуса в количестве –0.30 т СО 2 -экв/.га. Вследствие 4-кратного превышения посевных площадей ярового рапса над озимой культурой суммарное количество углеродных единиц под посевами рапса в РФ составляет –0.433 млн т СО 2 -экв.

Выращивание озимого и ярового рапса в условиях расширенного поступления биомассы гумусообразования могло бы привести к закреплению в почве +5.714 млн т СО 2 -экв. что составляет около 5% годового выброса углеродных единиц сельскохозяйственным сектором экономики РФ в 2022 г.

Использование озимого рапса для целей развития низко-углеродной экономики в РФ возможно без ограничений. Применение ярового рапса в этих целях целесообразно только в технологии расширенного поступления биомассы гумусообразования.