Факультет

Студентам

Посетителям

Поддержание и расширение биогеохимического цикла углерода

Важнейшим итогом анализа истории и значения круговорота углерода в биосфере является вывод о том, что постоянный приток CO2 в атмосферу является необходимым условием высокой фотосинтетической продуктивности экосистем и накопления запасов энергии.

Столь же важным является и второй вывод, что увеличение массы живого вещества, рост биопродукции древесных, травянистых растений и мхов, увеличение урожаев в земледелии, повышение запасов органических веществ (в том числе гумуса и торфа) являются мощным механизмом производства кислорода, регулирования круговорота углерода в биосфере и потенциально эффективным средством снижения уровня и интенсивности прироста антропогенной углекислоты в атмосфере.

Удвоение, утроение урожаев и валовых сборов биопродукции лесов, пастбищ, лугов и особенно полей позволит значительно снизить темпы прироста углекислоты в атмосфере планеты и сохранить необходимую концентрацию кислорода. Создание высокопродуктивных мелиоративных оросительных систем в пустынях и полупустынях дополнительно на площади 400—500 млн. га позволило бы человечеству связывать ежегодно до 10 млрд. т антропогенной углекислоты, переводя ее на длительное время в биопродукцию. Устойчивое увеличение образования различных органических веществ и их возврат в пахотные почвы дали бы возможность увеличить содержание гумусовых веществ в пахотном слое. При регулярном ежегодном проведении этих операций было бы возможно связывать каждый год на длительное время до 7—8 · 109 т углерода (в углекислоте это составляет > 20 · 109 т) и вместе с тем производить увеличенное количество биогенной углекислоты, необходимой для получения повышенного урожая. Озеленение городов, дорог, усадеб, особенно горных склонов играло бы сходную роль в расширении круговорота углерода, эмиссии кислорода, экстракции углекислоты из атмосферы, создания биомассы.

По подсчетам А. А. Ничипоровича (1972а, б), растительность суши и океана благодаря фотосинтезу ежегодно поглощает из атмосферы около 210 · 109 т CO2 и производит около 120 · 109 т O2. Естественными источниками углекислоты в природе, кроме вулканических эксгаляций, являются процессы дыхания, разложение органических веществ, их окисление главным образом в почвах, где сосредоточена основная масса живого вещества, посмертные остатки и метаболиты. Жизнь в почвах и разложение органических веществ являются главным источником углекислоты, поступающей в атмосферу.

Приток техногенной углекислоты в настоящее время составляет около 20 · 109 т и в перспективе около 40—50 · 109 т, что намного меньше природных поступлений. По существующим исследованиям А. А. Нечипоровича (1972а, б), А. С. Оканенко (1972) 1 га хорошо развитых посевов расходует на фотосинтез 1,2—1,5 т CO2 в день. За вегетацию это составляет в среднем около 150—200 т/га. С учетом потребностей лесов, пастбищ, второго урожая, отрастания отавы эта величина может достигать 330—350 т/га в год.

Таким образом, необходимо постоянное новообразование углекислоты почвенным покровом. А для этого необходимо постоянное обновление в почвах запасов гумуса и органических веществ. С другой стороны, столь же необходим обратный процесс — связывания углекислоты в органическом веществе. Дыхание почвы, богатой органическими веществами, производит в сутки до 0,5—1,0—1,5 т/га углекислоты. Большая часть этой углекислоты выделяется при разложении свежей органики гумуса из области ризосферы беспозвоночными, простейшими и микроорганизмами (Макаров, 1953). За год это составляет 200—300 т/га.

Эти цифры убеждают в том, что концентрация CO2 в атмосфере находится на грани дефицита. Чем богаче почвы запасами свежего органического вещества: опада, корней, детрита и гумуса, тем активнее (при достаточной влажности и температуре) эта почва будет поставлять для растений углекислоту в приземный слой воздуха. Особенно интенсивен процесс почвенного дыхания при внесении фосфорных удобрений на глубину 0—15—30 см. Недавно распаханные черноземные почвы богаты органическим веществом и гумусом, поэтому их способность образовывать CO2 особенно велика — вдвое выше, чем глеевых почв (данные чехословацких исследователей).

В общем виде продуктивность фотосинтеза и урожаи всегда выше на почвах, богатых гумусом. Это установлено для почв СССР, Венгрии, США, Канады, Аргентины. Но при этом сохраняют значение физические свойства почв (структурность), обеспеченность влагой, теплом и питательными веществами.

Опыты со свеклой на песчаных культурах показали, что наибольшую депрессию фотосинтеза вызывает дефицит азота, меньше (но все-таки заметно) влияет дефицит фосфора и еще меньше сказывается дефицит калия. Окисление почвенной органики, постепенное разрушение гумусового горизонта эрозией, пыльными бурями, монокультурой без органических удобрений лишает растения агроэкосистемы энергии и притока углекислоты, абсолютно необходимых для формирования высокого урожая.

Таким образом, высококультурное высокопродуктивное земледелие, лесное, пастбищное и парковое хозяйство на научной основе решает важнейшие проблемы современности: создание изобилия продовольствия, охрана и улучшение состояния биосферы, предотвращение возможных катастрофических последствий увеличения концентрации углекислоты в атмосфере планеты.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: