Ґрунт як актив: що дає аграріям точне вимірювання органічного вуглецю?

Оцінка вмісту вуглецю в ґрунтах відіграє ключову роль у сучасному сільському господарстві. Згідно з протоколом FAO (2020) щодо вимірювання, моніторингу та верифікації органічного вуглецю в ґрунті, точне визначення рівня вуглецю є критичним для розуміння здоров'я ґрунту та його потенціалу для секвестрації вуглецю.

Перехід на технології, що збільшують вміст органічного вуглецю в ґрунті, має низку переваг:

• Покращення структури та родючості ґрунту
• Збільшення вологоутримуючої здатності
• Підвищення стійкості до ерозії
• Сприяння біорізноманіттю ґрунту

Органічний вуглець ґрунту (SOC) — важливий чинник у підвищенні продуктивності сільського господарства. Секвестрація SOC у кількості 10 Mg/га може забезпечити зростання врожайності основних польових культур у середньому на 400–1000 кг/га (за даними досліджень доктора Раттана Лала, Університет штату Огайо, США). Для аграріїв це означає потенційне підвищення врожайності та стійкості культур до стресових факторів. Великі сільгосппідприємства можуть отримати додаткові переваги у вигляді участі у програмах вуглецевих кредитів та покращення екологічного іміджу.

Серед найпоширеніших методів вимірювання вуглецю в ґрунтах виділяють кілька ключових підходів, з-поміж яких лабораторний метод сухого спалювання залишається золотим стандартом завдяки своїй високій точності та надійності. Водночас із ним спектроскопія в ближньому інфрачервоному діапазоні (NIR) набуває дедалі більшої популярності завдяки можливості швидкого аналізу великої кількості зразків та потенціалу для польового застосування. Гамма-спектроскопія, хоча і менш поширена, також знаходить своє місце в арсеналі методів, особливо для неінвазивного вимірювання вуглецю на великих площах. Окрім того, метод вологого окислення (модифікований метод Уолклі-Блека) продовжують використовувати в багатьох проєктах через його відносну простоту та економічність.

Серед сучасних методів вимірювання вуглецю в ґрунтах особливу увагу привертає технологія Interra® Scan, яка застосовує принципи гамма-спектроскопії для детального аналізу ґрунтових характеристик. Цей інноваційний підхід поєднує в собі високу точність вимірювань з можливістю охоплення великих площ. Метод Interra® Scan базується на комплексному підході до збору та аналізу даних. Процес складається з п'яти ключових етапів:

1. Сканування. Спеціальний сканер SoilOptix®, який встановлений на висоті 60 см на автомобілі, що рухається полем зі швидкістю до 20 км/год, вимірює інтенсивність гамма-випромінювання природних ізотопів у ґрунті.

2. Відбір калібрувальних зразків. У визначених системою точках відбираються зразки ґрунту для лабораторного аналізу.

3. Аналіз даних. Результати сканування та лабораторних досліджень обробляються за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення, створюючи 28 детальних карт агрохімічних параметрів ґрунту.

4. Розробка стратегії управління. На основі отриманих даних створюються високоточні агрохімічні картограми, які використовуються для аналізу зон продуктивності та розробки стратегій управління ґрунтом.

5. Інтеграція з системами точного землеробства. Створені карти-завдання передаються на сумісні тракторні термінали для реалізації диференційованого внесення добрив, меліорантів та засобів захисту рослин.

Фото1. Інтерфейс Interra® Scan: візуалізація розподілу органічного вуглецю в ґрунті з детальною статистикою по зонах та середнім вмістом у шарі 0-0,2 м

Наразі «Сингента»  розпочинає вимірювання вуглецю приладом, робота якого базується на методі спектроскопії в ближньому інфрачервоному діапазоні (NIR). Це потужний метод для швидкого та неінвазивного вимірювання вмісту органічного вуглецю в ґрунті. Ця технологія побудована на взаємодії інфрачервоного випромінювання з органічними молекулами ґрунту, що дозволяє оцінювати вміст вуглецю та інші важливі характеристики ґрунту. NIR-спектроскопія вирізняється високою швидкістю аналізу, можливістю обробки великої кількості зразків та потенціалом для польового застосування.

Портативний NIR-сканер AgroCares, який застосовується в методі SoilCASTOR, дозволяє проводити вимірювання безпосередньо в полі, що значно спрощує процес моніторингу ґрунтового вуглецю на великих територіях. Цей сканер використовує базу даних із понад 18 000 зразків та застосовує сучасні алгоритми машинного навчання для аналізу спектральних даних. Хоча NIR-спектроскопія може мати дещо нижчу точність порівняно з традиційними лабораторними методами, її швидкість, портативність та можливість інтеграції з іншими методами аналізу даних роблять її цінним інструментом для оцінки запасів вуглецю в ґрунті, особливо в контексті моніторингу змін та верифікації проєктів секвестрації вуглецю.

Фото2. Інтерфейс AgroCares: аналіз запасів органічного вуглецю в шарі ґрунту 0-0,3 м на основі NIR-спектроскопії

Нещодавно команда технічних експертів «Сингента» провела перший тест з вимірювання вуглецю за допомогою NIR-технології та отримала цікаві результати. Наступний крок — використання вдосконаленіших сканерів, наприклад нової версії AgroCares Scanner F, що прийшла на зміну серії E. Оновлена модель обіцяє ще вищу точність та швидкість аналізу. Експерти компанії розпочинають систематичні вимірювання вмісту вуглецю в ґрунтах із застосуванням цього сканера. Планується провести порівняльний аналіз даних, отриманих за допомогою NIR-технології, з результатами Interra® Scan та традиційними лабораторними дослідженнями. Такий комплексний підхід не лише дасть змогу оцінити точність різних методів, але й поглибить розуміння динаміки вуглецю в ґрунтах різних типів та під різними сільськогосподарськими культурами.

Попередні результати демонструють значний потенціал NIR-технології для швидкого й економічно ефективного моніторингу вуглецю в ґрунті. Це відкриває нові можливості для прийняття обґрунтованих агрономічних рішень та потенційної участі агровиробників у програмах вуглецевих кредитів, що стає дедалі актуальнішим у контексті сталого землеробства і протистояння змінам клімату.

Впровадження таких передових технологій суттєво розширює спектр послуг і додаткової підтримки клієнтів з боку агрономічних служб та консультантів, дозволяючи більш точно й оперативно оцінювати стан ґрунтів та розробляти ефективні стратегії управління земельними ресурсами.