Верификация модели DNDC для оценки эмиссии углекислого газа на сельскохозяйственных полях с использованием метода газовой хро-матографии

Аннотация

Впервые исследована и верифицирована эмиссия парникового газа СО₂, на двух тестовых сельскохозяйственных полях с различным способом обработки почвы (no-till, традиционная отвальная вспашка) газохроматографическим методом с использованием планарных микрофлюидных систем и имитационной модели DNDC на территории Самарской области. Показано, что разработанная аналитическая система на основе планарной микрофлюидной газовой хроматографии может успешно применяться для прямого газохроматографического измерения эмиссии парниковых газов и способствует упрощению аналитического комплекса и сокращению времени анализа. Показано, что значения эмиссии СО₂, полученные с использованием имитационной модели DNDC хорошо согласуются с экспериментальными при корректировке внутренних параметров программы. Лучшая сходимость данных наблюдается для сельскохозяйственного поля с использованием традиционной обработки почвы, тогда как моделирование потоков парниковых газов на полях с нулевой обработкой, вероятно, можно улучшить путем введения дополнительных корректировочных коэффициентов. После параметризации и верификации модели DNDC расчет выбросов углекислого газа за 2024 год показал, что применение no-till технологии приводит к небольшому увеличению суммарного потока углекислого газа в 1.1 раза по сравнению с полем с традиционной обработкой почвы, что объясняется повышенной активностью и количеством почвенных микроорганизмов в почве при использовании no-till технологии и является вполне закономерным для данного типа почв. Кроме того, разница в эмиссии из почвы на двух тестовых полях нивелируется (около 2 т С/га) при учете суммарных выбросов углекислого газа (почвенное дыхание, работа сельскохозяйственной техники и т.д.), которые показывают значительное увеличение общего потока СО₂ для поля с традиционной обработкой (порядка 9.77 т С/га для традиционной вспашки по сравнению с 2.5 т С/га при использовании технологии no-till). Таким образом, использование no-till технологии приводит к общему снижению потоков СО₂ за счет снижения сжигания топлива при работе сельскохозяйственной техники и применении природосберегающих практик. Моделирование с использованием DNDC показало, что нулевая обработка почвы характеризуется в 2 раза большим содержанием почвенных микроорганизмов, а общее содержание органического углерода в почве на конец года для поля с no-till выше в 1.3 раза по сравнению с традиционно обрабатываемым полем, что способствует сохранению здоровья и увеличению плодородия почвы.