Ярославцев Алексей Михайлович

В условиях глобальной трансформации климата и реализации национальных стратегий низкоуглеродного развития критически важной задачей становится прецизионная оценка секвестрационного потенциала агроэкосистем. Работа посвящена анализу межгодовой динамики потоков диоксида углерода (NEE, GPP, Reco) в агроценозах ярового ячменя (Hordeumvulgare L.) в южно-таёжной зоне на дерново-подзолистых почвах (Московская область). Исследование базируется на массиве данных метода турбулентных пульсаций (eddycovariance) за сезоны с контрастными гидротермическими условиями (2013, 2016 и 2023 гг.). Выявлен нелинейный отклик углеродного обмена на климатические драйверы: максимальные значения валовой первичной продукции зафиксированы за сезон наиболее тёплого 2016 г. (GPP=775г Cм−2), однако рекордное нетто-поглощение наблюдалось в 2013 г. (NEE=−245г Cм−2) при оптимальном увлажнении. Установлено, что определяющим фактором продуктивности является не только теплообеспеченность, но и режим увлажнения в сочетании с долей диффузной радиации. Обнаружена закономерность снижения эффективности углеродного обмена (отношение GPP:Reco) с 2,27 в умеренно продуктивные годы до 1,25 в высокопродуктивные сезоны, что свидетельствует об опережающем росте экосистемного дыхания при интенсификации ассимиляции. Полученные результаты имеют фундаментальное значение для верификации моделей углеродного цикла и разработки региональных систем мониторинга климатически активных газов.

В статье представлен алгоритмический подход разделения интегральных потоков СО2, позволяющий количественно оценивать вклад участков поля с различной плотностью сложения пахотного горизонта в общий углеродный баланс. Методология основана на интеграции данных метода турбулентных пульсаций (eddycovariance), динамического моделирования зон охвата (футпринтов) и цифрового картографирования почвенных свойств. Экспериментальная часть выполнена в 2023 г. на посевах ярового ячменя в условиях выраженной неоднородности плотности почв (1,45–1,80 гсм–3). Разработанный подход обеспечил разделение суммарного чистого экосистемного обмена (NEE) на компоненты валовой первичной продукции (GPP) и экосистемного дыхания (Reco), специфичные для выделенных зон с контрастной плотностью. Установлено, что в засушливых условиях июня 2023 г. переуплотненные участки (>1,65 гсм–3) характеризовались более высокими значениями общей первичной продукции (до 14 мкмоль м–2с–1) и эффективности использования воды по сравнению с уплотненными участками (<1,65 гсм–3), где значения показателя не превышали 10 мкмоль См–2с–1. Во второй половине вегетации, в фазу созревания и при увеличении количества осадков в августе, наблюдалась инверсия: показатели GPP на переуплотненных участках составили 2,8 мкмоль С м–2с–1, а интенсивность Reco — 2,1 мкмоль См–2с–1, что в два раза ниже значений, зафиксированных на участках с меньшей плотностью (4,2 мкмольм–2с–1). Предложенный подход позволил количественно фиксировать внутрипольную вариабельность компонентов углеродного баланса без использования пространственного осреднения.