127550, г.Москва, ул.Прянишникова,31а
Тел. (499) 976-37-50
Тел./Факс (499) 976-37-39
E-mail:  info@vniia-pr.ru

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский
институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова»
(ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»)
Агрополигон в Барыбино
ВНИИА им Прянишникова

Главная страница ВНИИА >> Лаборатории института >> Лаборатория агрохимии фосфора и калия >> Пухальская Н.В., Ниловская Н.Т. Углекислый газ - враг или союзник?

Все статьи автора:



Лаборатория агрохимии фосфора и калия

Углекислый газ - враг или союзник?

Н.В. Пухальская, Н.Т. Ниловская, Всероссийский НИИ удобрений и агропочвоведения имени Д.Н. Прянишникова

Проблема повышения концентрации углекислого газа в атмосфере Земли стала очень актуальной в середине нашего столетия, но особой остроты достигла к настоящему времени. Это связано с мощностью того эффекта на составляющие климата Земли, который может оказать вроде бы, «незначительное» увеличение концентрации С02 в атмосфере — с 0,03 до 0,07%.

Концентрация С02 является переленной составляющей нашей атмосферы, то есть величиной, варьирующей в небольших пределах (0,03-0,04%). Однако повышение содержания С02 до 0,07%, по прогнозам климатологов, может привести к существенным изменениям климата Земли, сравнимым с экологической катастрофой.

Механизм развития «парникового эффекта», связанного с повышением С02 в атмосфере планеты, представлен на рисунке. Активная индустриальная деятельность человечества является основным фактором интенсивного накопления С02 в атмосфере Земли. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, нагревают поверхность планеты и отражаются в виде инфракрасной радиации. Однако молекула С02имеет характерную осоюнность — она адсорбирует инфракрасные лучи, то есть поглощает то тепло, которое отражается от поверхности Земли. Этот эффект усиливается при увеличении концентрации С02в тропосфере. Активизация антропогенной деятельности, выбросы огромных количеств С02 в результате пожаров на нефтяных скважинах — все это столь существенно влияет на термический режим планеты, что можно ожидать таяния ледников и повышения уровня Мирового океана на несколько метров. Катастрофа, которая за этим последует, очевидна: начнут опускаться под воду территории государств, расположенных на островах, сократится поверхность суши стран, имеющих выход к океанам, причем за счет наиболее пло дородных и перспективных в плане сельского хозяйства земель.

Повышение температуры и изменение влагооборота планеты предвещают усиление засух и опустынивание многих территорий.

Постоянные исследования динамики увеличения концентрации С02 в атмосфере за последнее столетие ведутся на Гавайских островах. Установлено, что концентрация этого газа в атмосфере увеличилось с 0,029% (1880 г.) до 0,035% (1989 г.).

Современные данные свидетельствуют: скорость увеличения концентрации С02 в центральной части Евразии в период с 1980 по 1994 г. составила 0,65% в год. Первое место в мире по выбросам С02 занимают США (1/5 всех выбросов), второе — Китай (1/10 всех выбросов), на третьем — страны Европы. Страны бывшего СССР, занимавшие в недавнем прошлом второе место, теперь находятся на четвертом. Сейчас трудно сказать, насколько «управляем» процесс накопления С02 в атмосфере. Так, на территории России есть огромные пространства, на которых эмиссия С02 уступает биологическому стоку углерода, — это леса Сибири, потребляющие огромные количества С02 при фотосинтезе. В то же время во многих частях нашей страны существуют заболоченные территории. Известно, что болота являются долговременными хранилищами С02 и повышение температуры в процессе глобального потепления климата может привести к значительному выбросу С02 из болот.

Еще в XIX веке Сванте Аррениус, основоположник теории электролитической диссоциации, сделал попытку рассчитать увеличение температуры воздуха при удвоении концентрации С02 в атмосфере. Его расчеты показали, что повышение температуры может составить 2—4°С. Существенность этой величины станет понятной, если вспомнить, что современный климат Земли отличается от климата ледниковой эпохи всего на 3°С. На сегодняшний день прогнозы повышения температуры имеют широкие границы: от 0,26—1,5 до 2— 4°С и даже 9°С.

Всегда возникает вопрос: каковы реальные подтверждения потепления климата сегодня? Мы, люди, живущие в этом климате, можем реально оценить изменения, происходящие только в последние 100 лет. Это небольшой срок, всего лишь время жизни 2—3 поколений. Анализ наблюдений за этот период показал, что наиболее значительные изменения температуры и облачности в последние десятилетия характерны для зимнего сезона. Тенденция увеличения температуры воздуха и облачности в этот сезон в дневное и ночное время составляет 1,6 и 1,8°С/25 лет и 0,3 и 0,4 балла/25 лет соответственно. В летние месяц изменение температуры меньше — 0,1°С/25 лет. По некоторым данным, тенденции изменения температур за 1967—1990 гг. превосходят изменения максимальных и минимальных температур, рассчитанных по данным за 1951 — 1990 гг. Отмечено, что 1991 г. — единственный за предыдущие 100 лет, когда температура всех 12 месяцев была выше нормы. За последние 8 лет не наблюдали ни одного холодного весеннего сезона. В декабре 1997 г. на международном совещании в Японии было сообщено, что число зимних дней в этой стране сократилось в последние годы в 3 раза.

Можно приводить множество доказательств изменения климата но остается открытым вопрос — что это подтверждает: реальное эпохальное изменение климата, или наличие одной из многочисленных вершин долгопериодного колебательного процесса климатообразования, плавно сменяющегося похолоданиями? Ответить на этот вопрос однозначно на сегодняшний день трудно. Большинство исследователей склоняются к тому, что процесс потепления сменится похолоданиями и усилением дождей. Однако следует признать, что в результате глобальности компенсаторных реакций потепление будет длиться еще достаточно долго, поскольку глобальные процессы многолетни. Поэтому можно ожидать повторения теплых сезонов в течение длительного времени.

Глобальные процессы повышения температуры предполагают изменение влагооборота планеты. Несмотря на то, что наблюдается тенденция к увеличению облачности и числа дождливых дней в году, отмечается уменьшение количества осадков в летние месяцы и увеличение — в зимние, учащение ранневесенних засух.

В связи с существенностью таких составляющих климата, как концентрация С02 температура, режим влагооборота, важным аспектом исследования последствий их изменения является прогнозирование влияния климатических колебаний на рост и продуктивность растений, составляющих основу большинства экосистем, включая и агроэкосистемы — основу жизни и благополучия людей.

Первоначально следует признать, что уникальная способность зеленых растений поглощать С02 и на основе этого производить биомассу и кислород, переводить энергию низкого качества (энергию солнца) в энергию самого высокого качества (энергию метаболизма) может при повышении концентрации С02 активизироваться. Теоретически логично было бы ожидать повышения продуктивности растений, в том числе сельскохозяйственных. Однако на практике повышение продуктивности не столь однозначно.

Соотношение углерода и азота в растениях имеет определенную величину, нарушение которой снижает качество продукции и активность роста, инициируемую высокой концентрацией С02. Увеличение углеродного питания активизирует азотный метаболизм растений и требует синхронного повышения уровня минерального питания для обеспечения основы такого увеличения. В последние годы в нашей стране снижение уровня применения минеральных удобрений, а часто и полное их отсутствие во многих хозяйствах, не позволяет создать основу высокой продуктивности культур. Однако необходимо понимать, что применение одинаково высоких доз минеральных удобрений дает большой эффект в атмосфере с повышенной концентрацией С02: эффективность использования единицы питательных веществ (N, Р, К) возрастает на 27—60%. Поэтому не о значительном повышении доз удобрений в условиях повышенной концентрации С02 идет речь. Достаточно поддерживать оптимально высокий уровень плодородия почвы, чтобы получить значительно большую (до 50%) продуктивность сельскохозяйственных культур, чем при низкой концентрации С02.

Прогнозы увеличения засушливости климата свидетельствуют о повышении опасности весенних засух. Действительно, за последние 10 лет наметилась тенденция ранневесеннего повышения температуры и раннего таяния снега. Высокие температуры этого периода иссушают почву, что требует переноса сроков посева на более ранний период. Однако возможность заморозков, характерных для средней полосы Россиив это время, не позволяет сельскохозяйственным культурам начинать вегетацию.

Существует мнение, что растения в атмосфере с повышенным содержанием С02 в воздухе являются более устойчивыми к воздействию засухи. Механизм этого явления следующий: при увеличении концентрации С02 устьичная щель прикрывается, поэтому интенсивность испарения уменьшается. Интенсивность потока воды в системе «атмосфера—растение—почва» снижается. Следствием этого является замедленное иссушение почвы. Иными словами, повышенная концентрация С02 в воздухе дает растениям как бы отсрочку, то есть смягчает засуху. Такой механизм повышения устойчивости растений к засухе носит название «отсрочки дегидратации», он не адекватен устойчивости растений к одинаковой степени дегидратации, однако весьма эффективен. Так, при повышении содержания С02 в атмосфере в условиях засухи можно получить продуктивность сельскохозяйственных культур, в частности зерновых, на 25—35% более высокую, чем при низкой концентрации С02.

Сейчас практически невозможно сказать, является ли нынешнее повышение концентрации С02 в атмосфере только коротким периодом длительного колебательного климатообразующего процесса или это поворотный пункт в истории планеты Земля. Однако в любом случае: если существует реальная возможность использовать факт повышения концентрации С02 на благо человечества, для компенсации тех негативных изменений, которые это вызывает, то необходимо это сделать. А следовательно, необходимы обширные исследования влияния высоких концен траций С02 на различные аспекты функционирования экосистем, и в частности агроэкосистем.

Опираясь на результаты экспериментов, которые уже проведены в этой области, следует отметить, что многие аспекты очень слабо изучены. Необходимо проводить широкие комплексные исследования, включающие искусственные и естественные экосистемы и их части, изучать реакции различных популяций, их адаптацию к новым условиям. Исследования в этих направлениях не только позволят узнать, что происходит в живой и неживой природе, но что и как может сделать человек, чтобы не бороться с изменениями, а обращать их в свою пользу. XXI


Всероссийский Научно-исследовательский институт Агрохимии имени .Д.Н. Прянишникова    Контакты

Разработка и теххподдержка сайта "Лаборатория Сеомакс"

Яндекс.Метрика