Викиди парникових газів та вуглецевий баланс  сортів пшениці озимої за вирощування  в умовах Лісостепу України

О. І. Присяжнюк; Н. О. Кононюк; О. А. Маляренко; В. В. Мусіч; О. Ю. Половинчук; О. М. Гончарук; П. Ю. Волошин; О. П. Шевченко

doi:10.47414/np.33.2025.349400

Автор(и)

О. І. Присяжнюк Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, Україна https://orcid.org/0000-0002-4639-424X
Н. О. Кононюк Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, Україна https://orcid.org/0000-0002-5313-4999
О. А. Маляренко Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, Україна https://orcid.org/0000-0002-9309-4020
В. В. Мусіч Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, Україна https://orcid.org/0000-0001-5362-6750
О. Ю. Половинчук Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, Україна https://orcid.org/0000-0002-7830-7534
О. М. Гончарук Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, Україна https://orcid.org/0000-0002-7740-1334
П. Ю. Волошин Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, Україна https://orcid.org/0009-0001-9472-1444
О. П. Шевченко Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, Україна https://orcid.org/0000-0001-5980-7536

DOI:

https://doi.org/10.47414/np.33.2025.349400

Ключові слова:

пшениця озима, парникові гази, вуглецевий слід, секвестрація вуглецю, сорт

Анотація

Мета. Установити викиди парникових газів та формування вуглецевого балансу пшениці озимої за вирощування в умовах Правобережного Лісостепу України. Методи. Дослідження проведено у 2020–2024 рр. на чорноземі типовому малогумусному. Об’єкт – 36 сортів пшениці озимої. Викиди парникових газів розраховували за методологією IPCC (Tier 1) з урахуванням виробництва добрив, польових емісій N₂O, гідролізу карбаміду, використання техніки, насіння та пестицидів. Вуглецевий баланс визначали як різницю між поглинанням CO₂ біомасою і антропогенними викидами; окремо оцінювали валовий, чистий баланс та баланс секвестрації з урахуванням гуміфікації рослинних решток. Проведено категоризацію сортів за вуглецевим слідом, валовим балансом і точкою беззбитковості секвестрації, змодельовано сценарії залишення соломи (0–100 %). Результати. Загальні викиди становили 1938,2 кг CO₂-eq/га, з яких 41,8 % припадало на виробництво добрив і 34,2 % – на польові емісії N₂O. Вуглецевий слід сортів варіював від 236,4 до 334,6 кг CO₂-eq/т зерна (різниця 41,5 %) і визначався рівнем урожайності. До високоефективних за вуглецевим слідом віднесено п’ять сортів із урожайністю 7,83–8,20 т/га. Усі сорти були нетто-поглиначами CO₂: валовий баланс становив +19,3…+28,2 т CO₂-eq/га, чистий – +2,1…+3,8 т CO₂-eq/га (за 30 % соломи). Баланс секвестра-ції за базового сценарію залишався від’ємним (−0,95…−1,24 т CO₂-eq/га). Збільшення частки залишеної соломи з 0 до 100 % підвищувало чистий баланс у середньому на 11,7 т CO₂-eq/га та баланс секвестрації – на 1,75 т CO₂-eq/га. Точка беззбитковості секвестрації для високо-врожайних сортів становила 77–80 %, тоді як для 25 % низьковрожайних сортів вона була недосяжною навіть за повного залишення соломи. Висновки. Вибір високоврожайних сортів у поєднанні з оптимальним управлінням соломою є ключовим чинником зниження кліматич-ного навантаження та досягнення позитивної секвестрації вуглецю. Найефективнішою страте-гією є вирощування сортів з високою вуглецевою ефективністю із залишенням не менше 80 % соломи; для низьковрожайних сортів необхідне застосування додаткових заходів секвестрації.

Посилання

Intergovernmental Panel on Climate Change. (2023). Climate change 2023: Synthesis report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC. https://doi.org/10.59327/IPCC/AR6-9789291691647

Tubiello, F. N., Salvatore, M., Rossi, S., Ferrara, A., Fitton, N., & Smith, P. (2013). The FAOSTAT database of greenhouse gas emissions from agriculture. Environmental Research Letters, 8(1), Article 015009. https://doi.org/10.1088/1748-9326/8/1/015009

Gan, Y., Liang, C., Chai, Q., Lemke, R. L., Campbell, C. A., & Zentner, R. P. (2014). Improving farming practices reduces the carbon footprint of spring wheat production. Nature Communications, 5(1), Article 5012. https://doi.org/10.1038/ncomms6012

Velykoivanenko, H. I., & Tkach, O. V. (2025). The role of Ukraine in global food security. Agrosvit, 1, 33–38. https://doi.org/10.32702/2306-6792.2025.1.33.

European Commission. (2019). Communication from the Commission: The European Green Deal (COM (2019) 640 final).

EY Ukraine. (2024). The criterion of sustainability for Ukrainian agribusiness products based on the guidelines of FAO and the EU Taxonomy. EY.

Snyder, C. S., Bruulsema, T. W., Jensen, T. L., & Fixen, P. E. (2009). Review of greenhouse gas emissions from crop production systems and fertilizer management effects. Agriculture, Ecosystems & Environment, 133(3–4), 247–266. https://doi.org/10.1016/j.agee.2009.04.021

Chataut, G., Bhatta, B., Joshi, D., Subedi, K., & Kafle, K. (2023). Greenhouse gases emission from agricultural soil: A review. Journal of Agriculture and Food Research, 11, Article 100533. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2023.100533

Rajaniemi, M., Mikkola, H., & Ahokas, J. (2011). Greenhouse gas emissions from oats, barley, wheat and rye production in Finland. Biosystems Engineering, 110(2), 167–177. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2011.07.002

Holka, M., & Bieńkowski, J. (2020). Carbon footprint and life-cycle costs of maize production in conventional and non-inversion tillage systems. Agronomy, 10(12), Article 1877. https://doi.org/10.3390/agronomy10121877

Lal, R. (2004). Soil carbon sequestration impacts on global climate change and food security. Science, 304(5677), 1623–1627. https://doi.org/10.1126/science.1097396

Poeplau, C., & Don, A. (2015). Carbon sequestration in agricultural soils via cultivation of cover crops – A meta-analysis. Agriculture, Ecosystems & Environment, 200, 33–41. https://doi.org/10.1016/j.agee.2014.10.024

Shao, G., Zhou, J., Liu, B., Alharbi, S. A., Liu, E., & Kuzyakov, Y. (2024). Carbon footprint of maize-wheat cropping system after 40-year fertilization. Science of the Total Environment, 926, Article 172082. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172082

Berry, P. M., Kindred, D. R., & Paveley, N. D. (2008). Quantifying the effects of fungicides and disease resistance on greenhouse gas emissions associated with wheat production. Plant Pathology, 57(6), 1000–1008. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2008.01899.x

Polovyi, A. M., & Bozhko, L. Yu. (2021). Modeling of greenhouse gas emissions from soils of agroecosystems. Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, Series Geology. Geography. Ecology, 54, 329–344. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2021-54-25

Ukrainian Institute for Plant Variety Examination. (2024). State register of plant varieties suitable for dissemination in Ukraine for 2024. [In Ukrainian]

Lykhochvor, V. V., & Petrychenko, V. F. (2006). Plant growing. Modern intensive technologies of cultivation of main field crops. Ukrainski tekhnolohii. [In Ukrainian]

Intergovernmental Panel on Climate Change. (2006). 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories: Vol. 4. Agriculture, forestry and other land use. IGES.

Intergovernmental Panel on Climate Change. (2019). 2019 Refinement to the 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories: Vol. 4. Agriculture, forestry and other land use. IPCC.

Brentrup, F., & Pallière, C. (2008). GHG emissions and energy efficiency in European nitrogen fertiliser production and use. Proceedings of the International Fertiliser Society, 639, 1–25.

Wood, S., & Cowie, A. (2004). A review of greenhouse gas emission factors for fertiliser production. IEA Bioenergy Task 38.

Myhre, G., Shindell, D., Bréon, F.-M., Collins, W., Fuglestvedt, J., Huang, J., Koch, D., Lamarque, J.-F., Lee, D., Mendoza, B., Nakajima, T., Robock, A., Stephens, G., Takemura, T., & Zhang, H. (2013). Anthropogenic and natural radiative forcing. In T. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, & P. M. Midgley (Eds.), Climate change 2013: The physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 659–740). Cambridge University Press.

Rochette, P., Worth, D. E., Lemke, R. L., McConkey, B. G., Pennock, D. J., Wagner-Riddle, C., & Desjardins, R. J. (2008). Estimation of N₂O emissions from agricultural soils in Canada. I. Development of a country-specific methodology. Canadian Journal of Soil Science, 88(5), 641–654. https://doi.org/10.4141/CJSS07025

Forster, P., Ramaswamy, V., & Artaxo, P. (2007). Changes in atmospheric constituents and in radiative forcing. In Climate change 2007: The physical science basis (pp. 129–234). Cambridge University Press.

Audsley, E., Stacey, K., Parsons, D. J., & Williams, A. G. (2009). Estimation of the greenhouse gas emissions from agricultural pesticide manufacture and use. Cranfield University. https://dspace.lib.cranfield.ac.uk/server/api/core/bitstreams/78cd42ff-e564-4112-ab50-e5e7fc4da80a/content

Lal, R. (2004). Carbon emission from farm operations. Environment International, 30(7), 981–990. https://doi.org/10.1016/j.envint.2004.03.005

West, T. O., & Marland, G. (2002). A synthesis of carbon sequestration, carbon emissions, and net carbon flux in agriculture: Comparing tillage practices in the United States. Agriculture, Ecosystems & Environment, 91(1–3), 217–232. https://doi.org/10.1016/S0167-8809(01)00233-X

Bolinder, M. A., Janzen, H. H., Gregorich, E. G., Angers, D. A., & Van den Bygaart, A. J. (2007). An approach for estimating net primary productivity and annual carbon inputs to soil for common agricultural crops in Canada. Agriculture, Ecosystems & Environment, 118(1–4), 29–42. https://doi.org/10.1016/j.agee.2006.05.013

Kätterer, T., Bolinder, M. A., Andrén, O., Kirchmann, H., & Menichetti, L. (2011). Roots contribute more to refractory soil organic matter than above-ground crop residues, as revealed by a long-term field experiment. Agriculture, Ecosystems & Environment, 141(1–2), 184–192. https://doi.org/10.1016/j.agee.2011.02.029

Johnson, J. M.-F., Allmaras, R. R., & Reicosky, D. C. (2006). Estimating source carbon from crop residues, roots and rhizodeposits using the national grain-yield database. Agronomy Journal, 98(3), 622–636. https://doi.org/10.2134/agronj2005.0179

Siabriuk, O. P. (2013). Estimation of carbon losses from typical chernozem under different tillage methods and fertilization systems. AgroChemistry and Soil Science, 80, 140–146. [In Ukrainian]

Vleeshouwers, L. M., & Verhagen, A. (2002). Carbon emission and sequestration by agricultural land use: A model study for Europe. Global Change Biology, 8(6), 519–530. https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.2002.00485.x

Lemke, R. L., VandenBygaart, A. J., Campbell, C. A., Lafond, G. P., & Grant, B. (2010). Crop residue removal and fertilizer N: Effects on soil organic carbon in a long-term crop rotation experiment on a Udic Boroll. Agriculture, Ecosystems & Environment, 135(1–2), 42–51. https://doi.org/10.1016/j.agee.2009.08.010

Liu, C., Lu, M., Cui, J., Li, B., & Fang, C. (2014). Effects of straw carbon input on carbon dynamics in agricultural soils: A meta-analysis. Global Change Biology, 20(5), 1366–1381. https://doi.org/10.1111/gcb.12517

Polevoy, A., Mykytiuk, O., Barsukova, O., & Husieva, K. (2024). Climate change and greenhouse gas emissions from soils under the winter wheat agroecosystem in Ukraine. Agrology, 7(3), 107–111. https://doi.org/10.32819/202414

Hammer, Ø., Harper, D. A. T., & Ryan, P. D. (2001). PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica, 4(1), 1–9. https://palaeo-electronica.org/2001_1/past/past.pdf

Prysiazhniuk, O. I., Klymovych, N. M., Polunina, O. V., Yevchuk, Ya. V., Tretiakova, S. O., Kononenko, L. M., Voitovska, V. I., & Mykhailovyn, Yu. M. (2021). Methodology and organization of scientific research in agriculture and food technologies. Nilan-LTD. https://doi.org/10.47414/978-966-924-927-2 [In Ukrainian]