agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2025-1-59-67agroengineering-969Research ArticleЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАPOWER SUPPLY AND AUTOMATION OF AGRICULTURAL PRODUCTIONУстановка для исследования механизмов трансформации СО2 всистеме «Почва-растение-атмосфера»Installation for studying the mechanisms of CO2 transformation in the “Soil-Plants-Atmosphere” systemhttps://orcid.org/0009-0005-2520-8267АльтудовЮ. К.AltudovYu. K.

Альтудов Юрий Камбулатович, д-р техн. наук, д-р экон. наук, профессор, и.о. ректора

Yuri K. Altudov, DSс(Eng), DSс(Econ), Professor, Acting Rector

yka@kbsu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5346-363XДударовЗ. И.DudarovZ. I.

Дударов Залим Исламович, научный сотрудник Центра декарбонизации АПК и региональной экономики

360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173

Zalim I. Dudarov, Researcher Center for Decarbonization of the Agro-Industrial Sector and Regional Economy

360004, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik, Chernyshevskogo Str., 173

zalim-dudar@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0002-8635-6501ЗаниловА. Х.ZanilovA. H.

Занилов Амиран Хабидович, канд. с.-х. наук, старший научный сотрудник Центра декарбонизации АПК и региональной экономики

Amiran Kh. Zanilov, Senior Researcher, Center for Decarbonization of the Agro-Industrial Sector and Regional Economy

amiran78@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7588-0458ШогеновЮ. Х.ShogenovYu. Kh.

Шогенов Юрий Хасанович, академик РАН, д-р техн. наук,начальник сектора механизации, электрификации и автоматизации отдела сельскохозяйственных наук

Yuri Kh. Shogenov, Full Member of the RAS, DSc (Eng), Head of the Mechanization, Electrification and Automation Sector

yh1961s@yandex.ruКабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. БербековаРоссияKabardino-Balkarian State University named after Kh.M. BerbekovRussian FederationРоссийская академия наукРоссияRussian Academy of SciencesRussian Federation2025080220252715967Copyright © Альтудов Ю.К., Дударов З.И., Занилов А.Х., Шогенов Ю.Х., 20252025Альтудов Ю.К., Дударов З.И., Занилов А.Х., Шогенов Ю.Х.Altudov Y.K., Dudarov Z.I., Zanilov A.H., Shogenov Y.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/969

Качественное исследование механизма трансформации парникового углекислого газа в системе «Почва-растение-атмосфера» требует наличия соответствующего инструментария, позволяющего создавать модели экосистем, регистрировать происходящие в них преобразования и обрабатывать полученные данные. Для расширения методологии исследования потоков углекислого газа разработана установка для исследования механизмов трансформации СО2 в системе «Почва-растение-атмосфера», моделирующая и обеспечивающая автономную жизнедеятельность растительного организма с параллельной регистрацией и демонстрацией суточной динамики концентрации СО2 внутри полностью замкнутой системы. Для более детализированной оценки направленности трансформации углекислого газа установка обеспечивает полную изоляцию листовой и подземной частей растений. В апробации установки участвовал саженец павловнии массой 7,47 г, сформированные корни которого погружались в речной песок, обогащенный раствором нитроаммофоски (NPK 16:16:16). В течение 30 суток каждые 5 мин измерительный комплекс iMK LoRa регистрировал поглощение и выделение СО2 в двух зонах установки. В результате модельного эксперимента установлено, что растение способно продолжать свои развитие и рост при отсутствии внешнего источника углекислого газа, а формирование биомассы (+111,8%) происходит за счет механизма корневого углеродного питания. В данном случае почвенный углерод частично (на 76,4%) переходит в атмосферу в результате дыхания растения и снова поглощается в световую фазу, тем самым обеспечивая «малый углеродный цикл». Другая часть почвенного углерода (на 23,6%) принимает непосредственное участие в формировании биомассы растений, минуя преобразование через листовой аппарат. Предложенная установка позволит выявить особенности режимов углеродного питания различных сельскохозяйственных культур для дальнейшего подбора средств и агротехнических приемов по регулированию биомассы.

A qualitative study of greenhouse carbon dioxide transformation in the soil-plant-atmosphere system requires appropriate tools to make ecosystem models, record the occurring transformations, and process the obtained data. To expand the methodology for studying carbon dioxide flows, the authors developed an installation for studying the mechanisms of CO2 transformation in the soil-plant-atmosphere system, simulating and ensuring autonomous vital activity of a plant organism with parallel recording and demonstration of the daily dynamics of CO2 concentration inside a completely closed system. For a more detailed assessment of carbon dioxide transformation, the installation ensures complete isolation of the leaf and underground parts of plants. A foxglove tree (Paulownia) seedling weighing 7.47 g was used to test the installation; its formed roots were immersed in river sand enriched with a solution of nitroammophoska ( NPK 16:16:16). For 30 days, the iMK LoRa measuring system recorded the absorption and emission of CO2 in two zones of the installation every 5 minutes. The model experiment showed that the plant is able to continue its development and growth in the absence of an external source of carbon dioxide, and biomass (+111.8%) is formed due to the mechanism of root carbon nutrition. In this case, soil carbon partially (76.4%) goes into the atmosphere as a result of plant respiration and is again absorbed in the light phase, thereby providing a “small carbon cycle”. Another part of the soil carbon (23.6%) takes direct part in the formation of plant biomass, bypassing the transformation through foliation. The proposed installation can identify the features of carbon nutrition modes of various agricultural crops for further selection of means and agrotechnical methods for biomass regulation.

баланс СО2газоанализаторкорневое углеродное питаниевоздушное питание растениймалый углеродный цикл«Почва-растение-атмосфера»CO2 balancegas analyzerroot carbon nutrition of plantsair nutrition of plantsinner carbon cycle“Soil-Plant-Atmosphere” systemReferencesИльин С.Н. Применение углекислого газа в качестве подкормки в защищенном грунте // Вестник ИрГСХА. 2017. № 80. С. 88-91. EDN: ZFHROBIlyin S.N. Application of carbon dioxide as fertilizing in protected ground. Vestnik IrGSHA. 2017;80:88-91. (In Russ.)Курсанов А.Л. Использование в СССР радиоактивных изотопов в биологии и сельском хозяйстве // Доклады советской делегации на Международной конференции по мирному использованию атомной энергии «Применение изотопов в технике, биологии и сельском хозяйстве», г. Женева. М.: Издательство Академии наук СССР, 1955. С. 273-287. URL: https://elib.biblioatom.ru/text/doklady-zheneva-1955_primenenie-izotopov_1955/p286/Kursanov A.L. Use of radioactive isotopes in biology and agriculture in the USSR. Reports of the Soviet delegation at the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy “Ap plication of Isotopes in Technology, Biology and Agriculture”, Ge neva. Moscow. Izdatel’stvo akademii nauk SSSR. 1955. Р. 273-287 (In Russ.)Breazeale J.F. The absorbtion of carbon by the roots of plants. Journal of Agreeculture Research. 1924; XXVI(7):303-311Breazeale J.F. The absorbtion of carbon by the roots of plants. Journal of Agreeculture Research. 1924; XXVI(7):303-311.Покровский С.Г. Корневое углеродное питание растений – как возможный источник ошибок радиоуглеродного датирования // Актуальные проблемы современной науки. 2006. № 6 (32). С. 214-217. EDN: IJGVHNPokrovskiy S.G. Root carbon nutrition of plants as a possible source of radiocarbon dating errors. Aktualnye Problemy Sovremen noj Nauki. 2006;6:214-217 (In Russ.)Альтудов Ю.К., Дударов З.И., Занилов А.Х. Система учета баланса СО2 в цикле «почва – растение – атмосфера» // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2023. № 6 (116). С. 13-20. https://doi.org/10.35330/1991-6639-2023-6-116-13-20Altudov Yu.K., Dudarov Z.I., Zanilov A.Kh. System for accounting for CO2 balance in the “soil – plant – atmosphere” cycle. News of the Kabardino-Balkar ian Scientific Center of RAS. 2023;6(116):13-20. https://doi.org/10.35330/1991-6639-2023-6-116-13-20 (In Russ.)Смагин А.В., Глаголев М.В., Суворов Г.Г., Шнырев Н.А. Методы исследования потоков газов и состава почвенного воздуха в полевых условиях с использованием портативного газоанализатора ПГА-7 // Вестник Московского университета. Серия 17 «Почвоведение». 2003. № 3. С. 29-36. EDN: TMFJGNSmagin A.V., Glagolev M.V., Suvorov G.G., Shnyrev N.A. Methods for studying gas fluxes and the composition of soil air in field conditions using a portable PGA-7 gas analyzer. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Seriya 17: Pochvovedenie. 2003;3:29-36 (In Russ.)Botch M.S., Kobak K.I., Vinson T.S., Kolchugina T.P. Carbon pools and accumulation in peatlands of the former Soviet Union. Global Biogeochemical Cycles. 1995;9(1):37-46. https://doi.org/10.1029/94GB03156Botch M.S., Kobak K.I., Vinson T.S., Kolchugina T.P. Carbon pools and accumulation in peatlands of the former So viet Union. Global Biogeochemical Cycles. 1995;9(1):37-46. https://doi.org/10.1029/94GB03156Смашевский Н.Д. Экология фотосинтеза // Астраханский вестник экологического образования. 2014. № 2 (28). С. 165-180. EDN: SFDJTFSmashevskiy N.D. Ecology of photosynthesis. Astrahans kiy Vestnik Ekologicheskogo Obrazovaniya. 2014;2(28):165-180 (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.