Изменение климата является серьезной и долгосрочной угрозой, количество засух, наводнений, экстремальных погодных условий ежегодно увеличивается, и ожидается, что эта тенденция сохранится. Использование климатических проектов для адаптации к изменению климата пропагандируется на международном, национальном и региональных уровнях. Для согласования международных действий подчеркивается приверженность к Рамочной Конвенции Организации Объединенных Наций (United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC)) [1] об изменении климата в качестве политического форума. Особое внимание уделяется проектам, имеющим долгосрочные перспективы.
В целях реализации частей 8 и 9 статьи 9 Федерального закона от 2 июля 2021 г. № 296-ФЗ «Об ограничении выбросов парниковых газов» [2] ИТЦ МГТУ им. Н.Э. Баумана (Национальный исследовательский университет) разрабатывает концепцию климатического проекта по созданию карбоновой фермы на территории АО «ВТЗ» и технологии высокоэффективной секвестрации углекислого газа из атмосферы растениями в условиях засушливого климата степной зоны на площади около 3,4 га. Проект будет реализован в Волгоградской области.
Создание карбоновой фермы планируется на полигоне твердых отходов производства 3-4-5 классов опасности как стратегия для управления остаточными твердыми отходами. По прогнозам Всемирного банка, к 2050 году в мире будет ежегодно образовываться 3,4 миллиарда тонн отходов [3], которые могут серьезно угрожать здоровью систем почва—вода—растения-человек. С точки зрения изменения климата расширение площади хранения твердых отходов, а следовательно, увеличения площади деградации земель повышает уровень выбросов закиси азота (N2O) и метана (CH4). Процессы деградации земель, непосредственно влияющие на почву и наземную биоту, оказывают большое значение также на обмен CO2 с атмосферой, а следовательно, и на глобальный углеродный цикл.
Рис. 1. Плантация ивы. Институт лесной генетики Иоганна Генриха фон Тюннена (ФРГ)
Фото: Чернышенко О.В.
Согласно таблице категорий и типов реализации добровольных климатических проектов, представленных Минэкономразвития России, наш проект соответствует категории 7.2 — восстановление деградированных земель посредством облесения/лесовосстановления.
Поэтому главная задача создания карбоновой фермы на таких полигонах — это сокращение выбросов парниковых газов и стремление к более высоким экологическим стандартам атмосферного воздуха.
Для создания фермы мы будем использовать быстрорастущие, соле- и засухоустойчивые, устойчивые к вредителям и болезням виды древесных растений местной флоры и интродуценты, которые обеспечивают важнейшие экосистемные услуги, такие как производство биомассы, поглощение углекислого газа и других парниковых газов, чистая вода и здоровые почвы.
Рис. 2. Плантация тополя. Институт лесной генетики Иоганна Генриха фон Тюннена (ФРГ)
Фото: Чернышенко О.В.
Различные варианты посадки и выбор видов позволят проанализировать накопление углерода в надземной древесной биомассе, улучшение и биоремедиацию почв, увеличение биоразнообразия. Карбоновые фермы создаются как плантации быстрорастущих деревьев с коротким периодом сбора урожая в 2–3 года, т. е. короткого севооборота (Short Rotation Coppice (SRC)) [4,5].
Рис. 3. Плантация робинии. Институт лесной генетики Иоганна Генриха фон Тюннена (ФРГ)
Фото: Чернышенко О.В.
Термин «Рощица с коротким севооборотом» (SRC) относится к системам возделывания, использующим быстрорастущие породы деревьев со способностью к повторному прорастанию из пня после сбора урожая. Сбор урожая происходит через короткие промежутки времени — 2–6 лет, разрабатываются методы управления (подготовка почвы, борьба с сорняками, посадка, внесение удобрений, сбор урожая и т. д.). Виды деревьев, наиболее часто используемые для создания SRC, включают гибриды ив (Salix spp.), гибриды тополей (Populus spp.), эвкалипт (Eucalyptus spp.), виды робинии (Robinia pseudoacacia L.) и др. (рис.1,2,3).
Рис. 4. Плантация тополя (3-летние побеги на 10-летних корнях) и накопление C в верхнем слое почвы. Институт лесной генетики Иоганна Генриха фон Тюннена (ФРГ).
Фото: Чернышенко О.В.
Известно, что плантации улучшают качество воды и грунтовых вод, регулируют запас воды в почве и сокращение стока. Для расчета экологической оценки ландшафтных функций посадок учитываются специфические условия участка (например, тип почвы, наличие элементов питания), потребность в воде для конкретного клона/вида при различном управлении севооборотом, годовые осадки, а также осадки в течение вегетационного периода. Плантации влияют на связывание углерода ©, круговорот питательных веществ из подстилки, активность почвенных микроорганизмов (рис. 4). Почвенные микробные сообщества являются важными регуляторами таких процессов, как круговорот питательных веществ и разложение, и могут обеспечить защиту от вредителей и болезней. Эти микроорганизмы питаются преимущественно органическим веществом, содержащимся в корневых выделениях деревьев. Тополя и ивы используются для фиторемедиации с целью улучшения/очистки почвы от опасных соединений, таких как тяжелые металлы или органика. Хотя эти деревья не являются гипераккумуляторами опасных соединений металлов, их используют из-за интенсивного роста, а также потому, что существующие агротехнические методы управления SRC обеспечивают быстрый рост. Во многих случаях для SRC доступны почвы, умеренно загрязненные тяжелыми металлами в результате предыдущего использования неорганических удобрений или осадка сточных вод.
Биоразнообразие растений и животных зависит от возраста плантации. Насаждения тополя и ивы меняются очень быстро из-за их увеличения в высоту. Условия обитания будут зависеть от пространственной структуры, плотности, сложности растительности, тени и влажности. Различают фазу открытой местности, кустарниковидные насаждения и древовидные формы. Обычно сообщества птиц и млекопитающих SRC состоят из видов, встречающихся на открытой местности и в лесах данного региона.
Лиственные деревья карбоновой фермы обеспечивают устойчивый источник производства биомассы, так как характеризуются повышенной фотосинтетической способностью, быстрым ростом саженцев, высокой долей продуцирования древесной массы с большой площадью листьев в первые вегетационные периоды [6]. Это позволяет получать повышенный урожай древесины в первые годы после посадки. Биомасса быстрорастущих видов может быть использована для получения биопродуктов, биоэнергетики, производства древесно-стружечной плиты и др.
Реализация данного проекта позволит разработать научно-обоснованные принципы по созданию карбоновой фермы на полигонах твердых отходов в условиях засушливого климата степной зоны для долгосрочных устойчивых изменений и адаптации к потеплению климата.
1. Paris Agreement. United Nations, 2015.- 27 p.
2. Федеральный закон от 02.07.2021 № 296-ФЗ «Об ограничении выбросов парниковых газов».
3. Kaza, S., Yao, L., Bhada-Tata, P. & Van Woerden, F. What a waste 2.0: A global snapshot of solid waste management to 2050.
(World Bank Publications, 2018).
4. How much bioenergy can Europe produce without harming the environment. EEA Report No 7/2006, ISSN 1725-9177, Copenhagen, Denmark.
5. Чернышенко О.В. Использование быстрорастущих древесных видов в лесном хозяйстве//Научно-техническая конференция МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Тезисы докладов. 2017. С. 52-53.
6. Фролова В.А., Чернышенко О.В. Подходы к валидации и верификации лесных климатических проектов//Научные основы устойчивого управления лесами. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН. Москва, 2022. С. 250—252.
Фото на обложке: Владимир Мельников / Фотобанк Лори
