Dynamics of carbon dioxide emissions from different crops and fallow land in the Trans-Ural region | Динамика эмиссии диоксида углерода в посевах различных сельскохозяйственных культур и паров в Зауралье

English. The aim of the work was to establish the dynamics of carbon dioxide emissions (CDEs) from different crops and fallow land, with a view to predicting and evaluating the movement of climatically active gases in agro-ecosystems of Western Siberia. The research was conducted in the forest-steppe zone of the Trans-Ural region in 2023–2024. The experiment design comprised crops of spring wheat, corn, alfalfa, as well as green and black fallows. A closed chamber method using an infra-red gas analyzer for measuring CDEs from the soil surface was applied. During the growing season, the range of CDEs in spring wheat crops was found to be between 8.3 and 137.5 kg/ha per day, in corn crops – between 6.5 and 183.0 kg/ha per day, in alfalfa crops – between 31.4 and 184.8 kg/ha per day. In fallow fields, the emission variation was lower: from 9.9 to 76.1 and from 8.4 to 77.6 kg/ha per day in green and black fallows, respectively. The study revealed that in the context of moderate moisture, the average CO2 emission in spring wheat crops reached 50.3 kg/ha per day (Cv = 50%); however, under conditions of excessive moisture, the average emission increased to 79.9 kg/ha per day and the Cv increased to 59%. In corn crops, the average CO2 emission was determined to be 67.1 kg/ha per day at Cv = 49% in a moderately humid year (2023), in an excessively wet year (2024) this indicator increased to 99.8 kg/ha at Cv = 62%. In alfalfa crops, the level of CDEs in a moderately humid year was found to be 80.1 kg/ha per day (Cv = 41%), in terms of excessive humidification, CO2 emissions increased to 107.1 kg/ha per day (Cv =51%). In green fallow, the average CDEs during the moderately humid period amounted to 42.6 kg/ha per day at Cv =50%, while in the excessively humid period – 38.3 kg/ha during the growing season at Cv=69%. In black fallow, the mean CDEs averaged at 39.1 kg/ha (Cv = 53%) in a moderately humid year and 31.1 kg/ha (Cv = 59%) in an excessively humid one. The average CDE during the growing season increased in the following sequence: black fallow - green fallow - spring wheat - corn - alfalfa. An increase in the moisture level resulted in an increase in the average emission per day during the growing season in crops and green fallow, while the black fallow, conversely, exhibited a decrease.

Russian. Устанавливали динамику эмиссии диоксида углерода (ЭДУ) в посевах различных с.-х. культур и паров для дальнейшего прогнозирования и оценки потоков климатически активных газов в агроэкосистемах Западной Сибири. Исследования проведены в 2023–2024 гг. в лесостепной зоне Зауралья. В схему опыта включали посевы яровой пшеницы, кукурузы, люцерны, а также занятый и черный пары. Для определения ЭДУ в поверхности почвы применяли метод закрытых камер с использованием инфракрасных газоанализаторов. В течение вегетации в посевах яровой пшеницы ЭДУ варьировала в диапазоне 8,3 до 137,5 кг/га/сут, кукурузы – от 6,5 до 183,0 кг/га/сут и люцерны – 31,4 до 184,8 кг/га/сут. В паровых полях варьирование ЭДУ ниже – от 9,9 до 76,1 кг/га/сут в занятом пару и от 8,4 до 77,6 кг/га/сут в черном пару. При умеренном увлажнении средняя ЭДУ достигает в посевах яровой пшеницы 50,3 кг/га/сут, а вариация (Cv) составляет 50%. При избыточном увлажнении средняя ЭДУ повышается до 79,9 кг/га/сут, а вариация увеличивается до 59%. В посевах кукурузы эмиссия СО2 в умеренно увлажненный 2023 г. в среднем составляет 67,1 кг/га/сут при Cv = 49%, в избыточно увлажненный год – 99,8 кг/га при Cv = 62%. В посевах люцерны ЭДУ в умеренно увлажненный год достигает 80,1 кг/га/сут при Cv = 41%. При избыточном увлажнении ЭДУ повышается до 107,1 кг/га/сут, а вариация возрастает до 51%. В занятом пару ЭДУ в умеренно увлажненный период в среднем составляет 42,6 кг/га/сут при Cv = 50%, а в избыточно увлажненный период ЭДУ в среднем за вегетацию достигает 38,3 кг/га при Cv = 69%. В черном пару ЭДУ в среднем составляла 39,1 кг/га при вариации Cv = 53% в умеренно увлажненный год и 31,1 кг/га при вариабельности Cv = 59% в избыточно увлажненный. Средняя ЭДУ за вегетацию увеличивалась в ряду "черный пар - занятый пар - яровая пшеница - кукуруза - люцерна". Повышение уровня увлажнения привело к возрастанию средней эмиссии в сутки за вегетацию в посевах культур и занятом пару, а черном пару, наоборот, к снижению.