Введение. Изменение климата в современных условиях вызвано повышением среднегодовой температуры поверхности Земли, обусловленным ростом концентрации в тропосфере парниковых газов, а именно СО2, CH4, N2O, SF6, CF6, NF3 и др. [1, 2]. Избыток парниковых газов формирует своего рода «купол» в атмосфере, улавливая инфракрасный спектр солнечной радиации у поверхности планеты, в результате чего возникает парниковый эффект, что способствует ее нагреванию. Чем больше концентрация газов, тем выше температура воздуха в атмосфере [2, 3, 4].По данным Всемирной метеорологической организации, концентрация углекислого газа в 2020 г. в атмосфере достигла 413,2 ppm, что на 149 % больше доиндустриального уровня. Концентрация метана составила 262 %, а закиси азота (N2O) – 123 % от уровня 1750 г. Именно тогда деятельность человека начала нарушать природное равновесие на Земле [2]. Ковда В. А. отмечал, что углекислый газ атмосферы на 90 % имеет почвенное происхождение [5]. Органический углерод, аккумулирующийся в гумусе почв, служит источником поступления углекислого газа и метана в атмосферу в течении сотен лет [6]. Установлено [3], что в пределах России почвенный источник эмиссии СО2 значительно доминирует над техногенным, который оценивается в 0,78 млрд т С-СО2/год. На протяжении веков «здоровые» почвы смягчали негативные последствия потепления климата [4]. Они в среднем содержат от 1500 до 2400 Гт С (1 Гт = 1×109 т). На Россию приходится пятая часть мировых запасов почвенного органического углерода. Пул почвенного органического углерода, включая торфяные залежи, в метровом слое почвы на территории нашей страны составляет от 298 до 342 Гт С, или от 18 до 23 % мировых запасов углерода в педосфере [7]. Размеры биомассы почвы почти в 700 раз больше, чем в океане, хотя на долю суши приходится менее 1/3 земной поверхности. При этом наиболее емкими природными резервуарами углерода выступают водно-болотные угодья или торфяники, образующиеся из не полностью разложившихся растений, где весь накопленный углерод остается связанным. В целом торфяники удерживают в себе почти половину заключенного в почвах углерода – 600 млрд т и ежегодно поглощают 370 млн т углекислого газа из атмосферы, хотя при этом занимают не более 3 % мировой суши, или 400 млн га [2, 8].Уровень накопления почвенного углерода выступает результатом сложного взаимодействия процессов поступления, стабилизации и потерь органического вещества, интенсивность которых определяют биоклиматические, литологические, геоморфологические и антропогенные факторы, что обусловливает его высокую пространственную вариабельность [9, 10].Основным источником поступления органического вещества в почву служат пожнивные и корневые растительные остатки, которые оказывают многостороннее действие на физические, химические и биологические свойства почвы, ее воздушный, температурный и пищевой режимы [10, 11, 12]. Существенную роль в регулировании углеродного баланса играет использование генетических ресурсов растений и микроорганизмов. При этом особое место отводится селекции сельскохозяйственных культур с мощной и активной корневой системой, сбалансированным распределением продуктов фотосинтеза между надземными и подземными органами, а также созданию консорциумов почвенных микроорганизмов для увеличения корней с последующим их накоплением в виде органического вещества и секвестрации почвенного углерода [13]. Растительные остатки выступают питательным и энергетическим субстратом для микроорганизмов, продуцентом низкомолекулярных органических соединений, имеющих принципиальное значение в метаболизме почвы, средством формирования почвенных агрегатов и улучшения структуры [14, 15, 16]. В докладе ЮНЕП (2017 г.) отмечалось, что агропромышленный комплекс и лесная отрасль выступают экономически эффективным и привлекательным средством для достижений цели Парижского соглашения по температуре. Сокращение выбросов парниковых газов предполагает необходимость лесоразведения, а также перехода к ресурсосберегающему земледелию [17, 18]. В этой связи, одна из приоритетных задач современного мира ‒ мониторинг эмиссии и поглощения парниковых газов, депонирование углерода различными экосистемами и разработка научно-обоснованных мер и рекомендаций по его секвестрации (хранению) [16, 19, 20]. При снижении уровня содержания органического вещества в 30 см слое почвы на 1 % в атмосферу выделяется около 45 т/га углерода, или 166 т/га углекислого газа. Следовательно, одним из важных факторов выброса парниковых газов выступают технологии обработки почвы, приводящие к уменьшению уровня органического вещества в почве [21]. При урожайности озимой пшеницы 4,0 т/га биомасса соломы составляет 4,6 т/га, поверхностных остатков – 1,21 т/га, корней – 2,9 т/га, при урожайности основной продукции кукурузы на силос 35,0 т/га масса поверхностных остатков достигает 4,5 т/га, корней – 1,6 т/га, после уборки подсолнечника формируется не менее 2,7 т/га побочной продукции и 1,5 т/га поверхностных остатков и корней. Таким образом, объемы поступления растительных остатков в почву зависят от вида севооборота, уровня удобренности поля, агротехнологии возделывания сельскохозяйственной культуры, урожайности, нормы высева, технологии уборки, немаловажную роль играют почвенно-климатические условия [22, 23, 24]. В исследованиях И. Шаркова [25] по результатам многолетних полевых опытов установлено, что в варианте с удалением соломы с поля формировался наиболее дефицитный баланс углерода в почве (минус 752 кг С/га пашни), при оставлении соломы на поле величина этого показателя была почти на порядок меньше (минус 88 кг С/га пашни), независимо от фона основной обработки.В Российской Федерации в 2021 г. принят Федеральный закон «Об ограничении выбросов парниковых газов», утверждена «Стратегия социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050», а Минобрнауки РФ начало реализацию пилотного проекта по созданию карбоновых полигонов для разработки и испытания технологий контроля углеродного баланса. В России карбоновые полигоны заложены в Чеченской Республике, Краснодарском крае, Республике Татарстан, Калининградской, Сахалинской, Свердловской, Новосибирской и Тюменской областях. На их примере разрабатывается методика измерения потоков и баланса основных парниковых газов для снижения их выброса [26]. Уфимским ГНТУ в консорциуме с Башкирский ГАУ и УФИЦ РАН в 2021 г. получено госзадание Минобрнауки РФ «Программа создания и функционирования карбонового полигона на территории Республики Башкортостан «Евразийский карбоновый полигон» на 2022–2023 гг. Программа предусматривает реализацию проектов по разработке и тестированию технологий контроля выбросов углекислого газа на землях сельхозназначения, лесного фонда и болотах. Цель исследований – анализ запасов органического углерода в почвах агроэкосистем и оценка эмиссии газов СО2 и СН4 на участке пилотного карбонового полигона (пашня) для ретроспективного мониторинга и разработки мероприятий по депонированию углерода.Условия материалы и методы. На сельскохозяйственных угодьях работу проводили на территории опытного поля Учебно-научного центра Башкирского государственного аграрного университета площадью 95 га. Объектом исследований служила почва – чернозем выщелоченный в Южной лесостепной почвенно-климатической зоне республики. Полевые почвенные обследования проводили согласно ГОСТР 58595-2019. Содержание органического вещества определяли методом Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), подвижных соединений фосфора и калия – по методу Чирикова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26204-91), pH солевой вытяжки ‒ потенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85).Образцы массой около 500 г отбирали из генетических горизонтов почвенного профиля, доводили их до воздушно сухого состояния и направляли для последующего анализа в ФГБУ «Центр агрохимической службы «Башкирская», имеющее «Аттестат аккредитации испытательной лаборатории (центра) в системе аккредитации аналитических лабораторий (центров)» № РОСС RU.0001.514153.Кроме того, отбирали и анализировали почвенные образцы в посевах подсолнечника, кукурузы, многолетних трав, а также стерне озимых зерновых культур, на основании полученных результатов рассчитывали запасы почвенного органического углерода под этими культурами и общие по полигону. Согласно методике количественного определения объемов выбросов парниковых газов и поглощения парниковых газов [27] содержание углерода в органическом веществе почв принимали равным 58 %. Запасы углерода в пахотном слое почвы рассчитывали по формуле:Cпочва = Сорг×h ×dv× 58 / 100,где Cпочва – запас углерода в пуле почвы, т/га;Сорг – содержание органического вещества в смешанном почвенном образце, %; h – мощность горизонта почвы, см (например, 20 – при отборе в слое 0…20 см и 30 – при отборе в слое 0…30 см и так далее); dv – плотность почвы, г/см3;58 / 100 – коэффициент для перевода в единицы углерода.Расчёт общего запаса углерода на опытном поле под культурами осуществляли по формуле:Ctotal= Cpool* Aгде Ctotal – валовые запасы углерода в почвенном контуре, т; Cpool – запасы углерода вслое почвы, т/га; A – площадь почвенного контура, га [28].На исследуемом участке был заложен почвенный разрез глубиной 120 см, выделено шесть генетических горизонтов: Апах (0…27 см) – темно-серая, комковато-пылеватая рассыпчатая структура, рыхлое сложение, среднесуглинистый гранулометрический состав, корневые остатки, переход в следующий горизонт постепенный;А1 (27…38 см) – темно-серая, зернисто-комковато рассыпчатая структура, уплотненный, тяжелосуглинистый гранулометрический состав, переход постепенный;А1В (38…55 см) – серая с буроватым оттенком, ореховатая рассыпчатая структура, плотное сложение, тяжелосуглинистый гранулометрический состав, переход заметный;В (55…69 см) – бурая, ореховато-призматическая структура, плотное сложение, тяжелосуглинистый гранулометрический состав, гумусовые затеки и кротовины, переход постепенный;ВС (69…98 см) – светло-бурой окраски с сероватым оттенком, ореховато-призматическая структура, плотное сложение, тяжелосуглинистый гранулометрический состав, гумусовые затеки и кротовины, переход постепенный;С (98…120 см) – материнская порода, делювиальные карбонатные глины. Измерение эмиссии газов осуществляли камерным методом с использованием газоанализатора Li-COR 7810. Замеры эмиссии потоков метана и углекислого газа проводили в посевах кукурузы, подсолнечника, озимой пшеницы, многолетних трав и в паровых полях карбонового полигона в летний и осенний периоды (рис. 1). Рисунок ‒ Замеры потоков газов CH4, CO2, на пару и под озимыми культурами.Результаты и обсуждение. Содержание гумуса в почве – важнейший показатель ее окультуренности. В нем аккумулировано 98 % запасов почвенного азота, 60 % фосфора, 80 % серы, большое количество других макро- и микроэлементов. Содержание гумуса резко убывает вниз по профилю почвы (табл. 1). Таблица 1 ‒ Агрохимические свойства и запасы почвенного органического углерода чернозема выщелоченногоГоризонтКоординатыГумус,%Cпочва, т/гаP2O5, мг/кгK2O, мг/кгрН КClАпах54.78271955.7705766,3 200,31231004,8А15,592805,0А1В3,971705,3В1,5-92705,5ВС1,3-110656,2С0,2-26657,1 Запасы органического углерода в гумусовом горизонте составляют 200,3 т/га, в метровом слое – 257,5 т/га, что согласно имеющейся карте его распределения в почвах на территории Российской Федерации [1] соответствует высокому уровню. Плотность сложения почвы изменяется от 1,1 г/см3 в гумусово-аккумулятивном до 1,4 г/см3 в иллювиальном горизонте.Средневзвешенное содержание гумуса в пахотном слое под разными культурами на полях карбонового полигона варьирует от 6,7 до 7,4 %, что по Орлову Д. С. [29] соответствует среднему уровню обеспеченности. Мощность пахотного горизонта составляет 27 см, плотность сложения почвы варьирует от 1,0 до 1,2 г/см3, что соответствует оптимальной величине этого показателя. Общие запасы органического углерода в агроэкосистемах карбонового полигона составляли 503,8 т, отдельно под культурами они варьировали от 120,6 до 136,7 т/га (табл. 2). Высокое содержание гумуса и соответственно его запасы, как и следовало ожидать, отмечены под многолетними травами, так как при их возделывании в севообороте масса корневых и пожнивных остатков в аналогичном объеме увеличивается на 4…5 т/га, что соответствует 15…17 т навоза, вследствие чего образуется от 1,0 до 1,2 т гумуса [30]. По количеству растительных остатков возделываемые культуры образуют следующий ряд в убывающем порядке: многолетние травы – озимая пшеница – кукуруза – подсолнечник. Таблица 2 ‒ Агрохимические свойства почвы и запасы почвенного органического углерода в пахотном горизонте под разными культурами№ поляКультураКоординатыГумус,%P2O5, мг/кгK2O, мг/кгрН КClCпочва, т/гаCtotal, т1Кукуруза54.78269755.7701056,71281104,6120,6503,82Подсолнечник 54.78313455.7695966,7105904,7120,63Стерня (оз. пшеница)54.78226955.7693346,775754,7125,94Многолетние травы54.78158455.7715447,474704,8136,7В почве карбонового полигона содержание подвижных форм фосфора составляет от 38 до 82 мг/кг, подвижного калия ‒ от 70 до 110 мг/кг. Реакция почвенного раствора, определенная в солевой вытяжке (рHKCl), в верхнем гумусовом горизонте среднекислая рН 4,6…4,8, гранулометрический состав – тяжелосуглинистый. Плотность сложения почвы варьировала от 1,15 г/см3 на кукурузе и подсолнечнике, до 1,18 г/см3 – на многолетних травах и 1,2 г/см3 – на стерне озимых зерновых культур.На всех объектах исследования наблюдали эмиссию СО2 и поглощение поверхностью почвы метана (табл. 3). Эмиссия СО2 связана с чистым дыханием экосистемы и отсутствием фотосинтезирующей зеленой растительности. Интенсивность выделения углекислого газа почвы варьировала в зависимости от занятости поля и наличия сельскохозяйственных культур. На стерне зерновых культур и в чистом пару эмиссия СО2 была ниже в 7,8 раза, по сравнению с многолетними травами, скорость выделения составляла 0,31…0,32 и 2,5 мкмоль/м2с соответственно. Такая ситуация объясняется, по всей видимости, биологическими факторами, а именно наличием микроорганизмов и интенсивностью обмена веществ.  Таблица 3 – Изменения потоков CH4, CO2  в почве на разных сельскохозяйственных угодьяхПоле/культураLI-7810FCO2_DRY[umol m-2s-1]LI-7810FCH4_DRY[nmol m-2s-1]LI-8200DOY initial_valueCHAMBERTemperature initial_value[C]LI-8200Pressure initial_value[kPa]VOLUME_TOTAL[cm+3]CHAMBERCOLLAR_HEIGHT[cm]Пашня, чистый пар0,32450-0,07770273,496726,89947100,731954,966,0Кукуруза0,73987-0,23065273,500367,38958100,721636,965,0Подсолнечник0,71467-0,16921273,506327,07903100,752590,968,0Стерня, зерновые0,31394-0,11668273,512977,10392100,742272,967,0Многолетние травы2,50335-0,82474273,520147,58298100,782431,967,5Озимые0,46610-0,14216273,534397,79479100,832272,967,0 Эмиссия СО2, под озимыми зерновыми культурами, кукурузой и подсолнечником занимала промежуточное положение – 0,46…0,73 мкмоль/м2с. Поглощение СН4 связано с достаточными условиями почвенного увлажнения и, как следствие, высокой обводненностью верхнего почвенного горизонта в осенний период.Выводы. Запасы почвенного органического углерода в агроэкосистемах варьируют от 120,6 до 136,7 т/га в зависимости от занятости поля, более высокое содержание гумуса и его запасы отмечены под многолетними травами.На всех объектах исследования отмечена эмиссия СО2, связанная с чистым дыханием экосистемы и отсутствием фотосинтезирующей растительности. Интенсивность выделения углекислого газа изменялась в зависимости от наличия сельскохозяйственных культур. Минимальная в опыте эмиссия СО2 выявлена на стерне зерновых культур и в поле чистого пара (0,31…0,32 мкмоль/м2с), максимальная ‒ на поле с многолетними травами (2,5 мкмоль/м2с), промежуточные величины отмечены под озимыми зерновыми культурами, кукурузой и подсолнечником (0,46…0,73 мкмоль/м2с).