Установка для исследования механизмов трансформации СО2 всистеме «Почва-растение-атмосфера»

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.

1. Ильин С.Н. Применение углекислого газа в качестве подкормки в защищенном грунте // Вестник ИрГСХА. 2017. № 80. С. 88-91. EDN: ZFHROB

2. 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/

3. Breazeale J.F. The absorbtion of carbon by the roots of plants. Journal of Agreeculture Research. 1924; XXVI(7):303-311

4. Покровский С.Г. Корневое углеродное питание растений – как возможный источник ошибок радиоуглеродного датирования // Актуальные проблемы современной науки. 2006. № 6 (32). С. 214-217. EDN: IJGVHN

5. 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/10.35330/1991-6639-2023-6-116-13-20

6. 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: TMFJGN

7. 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/10.1029/94GB03156

8. Смашевский Н.Д. Экология фотосинтеза // Астраханский вестник экологического образования. 2014. № 2 (28). С. 165-180. EDN: SFDJTF