2.1.2 Выбор коэффициентов выбросов

Уровни 1 и 2

Для оценки прямых выбросов N₂O из обрабатываемых почв требуются три коэффициента выбросов (EF). Представленные здесь значения по умолчанию могут быть использованы в уравнении уровня 1 или в уравнении уровня 2 в сочетании с коэффициентами выбросов по конкретному региону. Первый коэффициент (EF₁) относится к количеству N₂O, поступающего в атмосферу в результате внесения в почвы азота с различными минеральными и органическими удобрениями, с растительными остатками культурных растений, а также в результате минерализации органического углерода минеральных почв в связи с изменением землепользования или управления. Второй коэффициент (EF₂) относится к количеству N₂O, поступающего в атмосферу от площади осушенных органических почв на обрабатываемых землях и землях кормовых угодий, а третий коэффициент (EF_3PRP) оценивает количество N₂O, поступающего в атмосферу от азота мочи и помета, оставленных на пастбище, выпасе и в загоне пастбищными животными и птицей. Коэффициенты выбросов по умолчанию для метода уровня 1 сведены в таблицу 2.1.

Значение по умолчанию для EF₁ установлено на уровне 1% от азота, внесенного в почвы или высвобожденного в результате деятельности, которая приводит к минерализации органического вещества в минеральных почвах. При наличии соответствующих данных этот коэффициент может быть уточнен на основании 1) факторов окружающей среды (климат, содержание органического углерода в почве, текстура почвы, осушение и pH почвы); и 2) факторов, связанных с управлением (темп поступления азота по каждому типу удобрения, тип культуры с различиями между бобовыми, небобовыми возделываемыми культурами и травами). Регионы, которые способны разукрупнить свои данные о деятельности на основании всех или части этих факторов, могут выбрать вариант использования разукрупненных коэффициентов выбросов с подходом уровня 2, в частности, применять коэффициенты EF₁ для черноземов и дерново-подзолистых почв (см. раздел 2.1.3 ниже).

Таблица 2.1

КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРЯМЫХ ВЫБРОСОВ N₂O

ПО УМОЛЧАНИЮ ИЗ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ПОЧВ

--------------------------------

<1> Для метода уровня 2 при наличии соответствующих исходных данных.

<2> По данным (Российская, 2006 -...).

<3> По данным (IPCC, 2014).

Уровни 1 и 2

В данном разделе описаны общие методы оценки количества различных внесений азота в почвы (F_SN, F_ON, F_PRP, F_CR, F_SOM, F_OS), которые необходимы для методологий уровней 1 и 2 (уравнения 2.1 и 2.2).

Внесенные минеральные удобрения (F_SN).

Слагаемое F_SN обозначает годовое количество минерального азотного удобрения, вносимого в почвы. Оно оценивается на основании данных суммарного количества ежегодно вносимых в почвы минеральных удобрений. Данные о годовом внесении удобрений могут быть получены из официальных региональных статистических данных Росстата. При наличии достаточной информации можно детализировать данные об удобрениях по их типу, виду культуры и климатическому режиму для основных культур. Следует отметить, что данные по внесению минеральных азотных удобрений в почвы должны включать также внесение и на лесных площадях, и в поселениях, и на прочих землях.

В таблице 2.1 приведены специфичные коэффициенты для вносимых минеральных азотных удобрений в черноземы и дерново-подзолистые почвы, разработанные в (Российская, 2006 -...), которые могут быть использованы для метода уровня 2 при наличии соответствующих исходных данных. Для метода уровня 1 и для остальных типов почв может применяться коэффициент по умолчанию 0,01 кг N₂O-N/кг N (Межправительственная, 2006).

При выполнении расчетов как по методу уровня 1, так и по уровню 2, необходимо, в первую очередь, вычленить часть вносимых азотных удобрений под рисовые поля. При использовании метода уровня 2 оставшуюся величину вносимых удобрений необходимо распределить по типам почв в регионе соответственно их процентному соотношению на пахотных землях. В среднем по территории Российской Федерации соотношение черноземы: дерново-подзолистые почвы: остальные типы почв на пашне примерно соответствует 64,1%:14,7%:21,2% (Российская, 2006 -...). Эффективной практикой является регулярное обновление этого соотношения в зависимости от изменения площадей пахотных земель в регионе.

Внесенные органические азотные удобрения (F_ON).

Слагаемое "внесенное органическое азотное удобрение" (F_ON) обозначает количество вносимого в почвы органического азота, кроме оставляемого животными и птицей на пастбищах, и рассчитывается с помощью уравнения 2.3. Сюда входят вносимые в почву навоз, компост, а также другие органические удобрения, имеющие региональное значение для сельского хозяйства (например, отходы переработки непищевого животного сырья, отходы пивоварения и т.д.).

Уравнение 2.3

Количество азота, вносимое в почвы с органическими

азотными удобрениями (уровень 1)

F_ON = F_AM + F_COM + F_OOA

где:

F_ON - суммарное годовое количество внесенного в почвы органического азотного удобрения, кроме оставляемого животными и птицей на пастбищах, кг N/год;

F_AM - годовое количество азота в навозе, внесенном в почвы, кг N/год;

F_COMP - годовое суммарное количество азота в компосте, который вносится в почвы (обратить внимание, чтобы не было двойного учета азота в навозе, используемом для приготовления компоста), кг N/год;

F_OOA - годовое количество других органических улучшающих добавок, использованных в качестве удобрения (например, отходы переработки непищевого животного сырья, отходы пивоварения и т.д.), кг N/год.

Слагаемое F_AM определяется путем корректировки имеющегося количества азота в навозе (N_{MMS_Avb}; см. уравнение 1.18 в главе 1) с учетом количества обработанного навоза, используемого для кормления (Frac_КОРМ), сжигания в качестве топлива (Frac_ТОПЛ.) или строительства (Frac_{СТРОИТ.}), как показано в уравнении 2.4. Как правило, в Российской Федерации использование навоза в качестве топлива, для кормления или строительства не производится. Поэтому при отсутствии дополнительной уточненной информации величину N_{MMS_Avb} следует использовать в качестве F_AM без корректировки для учета Frac_ТОПЛ., Frac_КОРМ, Frac_{СТРОИТ.}.

Уравнение 2.4

Количество азота, вносимое в почвы с навозом (уровень 1)

где:

F_AM - годовое количество азота в навозе, внесенном в почвы, кг N/год;

N_{MMS Avb} - количество азота в обработанном навозе, который вносится в почву, используется для кормления, в качестве топлива или в строительстве, кг N/год (см. уравнение 1.18 в главе 1);

Frac_КОРМ - часть обработанного навоза, используемая для кормления (по умолчанию принимается равной нулю);

Frac_ТОПЛ. - часть обработанного навоза, используемая как топливо (по умолчанию принимается равной нулю);

Frac_{СТРОИТ.} - часть обработанного навоза, используемая для строительства (по умолчанию принимается равной нулю).

Как и в случае с минеральными азотными удобрениями, разработчикам инвентаризации следует в первую очередь вычленить часть органических удобрений, вносимых под рисовые поля, и оценить соответствующий прямой выброс N₂O с помощью коэффициента EF_1FR. Оставшаяся часть органических удобрений должна оцениваться с коэффициентами EF₁ в соответствии с типами почв.

Моча и навоз, оставленные животными и птицей на пастбищах (F_PRP).

Слагаемое F_PRP обозначает годовое количество азота, оставляемого на пастбище, выпасе и загоне пастбищными животными и птицей. Важно отметить, что азот навоза из систем сбора и хранения (за исключением пастбищ и выпасов) включается в слагаемое F_AM, входящее в состав F_ON. Слагаемое F_PRP оценивается с помощью уравнения 2.5 на основании числа животных в каждом виде/каждой категории скота T (N_(T)), среднегодового количества азота, выделяемого каждым видом/каждой категорией скота T (Nex_(T)) и части этого количества азота, оставляемого на выпасе, пастбище и в загоне каждым видом/каждой категорией скота T (MS_(TPRP)). Необходимые для этого уравнения данные могут быть получены из главы 1 (см. раздел 1.5).

Уравнение 2.5

Количество азота, оставляемое на пастбище, выпасе и в загоне

животными и птицей с мочой и навозом/пометом (уровень 1)

где:

F_PRP - годовое количество азота мочи и навоза/помета, оставленное на выпасе, пастбище и в загоне животными и птицей, кг N/год;

N_(T) - количество голов скота вида/категории/подкатегории T в регионе (см. раздел 1.2, глава 1);

Nex_(T) - среднегодовое выделение азота на одну голову скота и птицы вида/категории/подкатегории T в регионе, кг N/животное x год, (см. раздел 1.5, глава 1);

MS_(T,PRP) - часть суммарного количества азота, выделенного каждым видом/каждой категорией или подкатегорией T скота и птицы, которая оставляется на пастбище, выпасе и в загоне <12> (см. раздел 1.5, глава 1).

Азот возвращаемых в почвы растительных остатков, в том числе от азотфиксирующих культур и от обновляемых/восстанавливаемых кормовых культур, сенокосов и пастбищ (F_CR).

Слагаемое F_CR обозначает количество азота в растительных остатках (надземных и подземных), в том числе от азотфиксирующих культур, ежегодно возвращаемого в почвы. Оно также включает азот от азотфиксирующих и неазотфиксирующих кормовых растений, минерализованный в процессе обновления/восстановления кормовых культур, сенокосов или пастбищ.

Данные по этому азоту получают оценкой на основе статистики по урожайности и посевным площадям всех культурных растений, включая однолетние и многолетние травы. Количество азота растительных остатков, поступающего в сельскохозяйственные почвы аграрного сектора, оценивается в соответствии с национальной методикой (Российская, 2006 -...) на основе анализа данных литературы по оценке баланса питательных веществ в севооборотах. Соответствующие уравнения регрессии и коэффициенты для определения массы азота, поступающего в почвы при минерализации растительных остатков (см. табл. 2.2), учитывают летнее поступление отмирающей биомассы растений, которое по некоторым оценкам составляет от 60 до 80% общего количества неутилизируемой мортмассы.

Расчет массы азота, поступающей в почву с поверхностными и корневыми остатками, выполняется по уравнению 2.6.

Уравнение 2.6

Количество азота, поступающее в почву

с остатками культурных растений

F_CR = Ab + Un

где:

F_CR - годовое количество азота в растительных остатках (надземных и подземных) культурных растений, в том числе от азотфиксирующих культур и от обновления/восстановления кормовых культур, пастбищ и сенокосов, возвращаемое в почвы, кг N/год;

Ab - масса азота, поступающего в почву при разложении поверхностных остатков культурных растений определенного вида i, кг N;

Un - масса азота, поступающего в почву при разложении корневых остатков культурных растений определенного вида i, кг N;

Yi - урожайность основной продукции данной культуры, рассчитываемая как частное от деления величины валового сбора и посевной площади, ц сух. в-ва/га;

a_iAb и b_iAb (a_iUn и b_iUn) - соответствующие коэффициенты для расчета массы поверхностных (корневых) остатков данной сельскохозяйственной культуры при определенном уровне урожайности (табл. 2.2);

N_iAb (N_iUn) - содержание азота в поверхностных (корневых) остатках данной культуры, % сух. массы (табл. 2.2);

S_i - посевная площадь данного вида растений, га в год. Для посевов многолетних трав учитывается период их обновления. Для регионов, в которых пастбища обновляются в среднем через каждые X лет;

S_i - площадь посевов по статистическим данным/X;

S_iВЫЖ - площадь выжигания надземных остатков данного вида растений, га в год;

Cf - коэффициент сгорания (не имеет размерности) (см. таблицу 4.2 в главе 4).

Азот в остатках многолетних кормовых культур учитывается только в течение периодического обновления пастбищ, т.е. не обязательно каждый год, как в случае с однолетними культурами. Период обновления посевов многолетних трав в Российской Федерации по умолчанию может быть принят равным 3 годам. Однако учитывая, что посевы могут не обновляться в течение 7 - 10 лет, рекомендуется получить уточненные региональные значения по частоте обновления посевов многолетних трав.

Таблица 2.2

УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА АЗОТА,

ПОСТУПАЮЩЕГО В ПОЧВЫ С РАСТИТЕЛЬНЫМИ ОСТАТКАМИ

Точность расчетов по этим данным составляет +/- 10%.

--------------------------------

<*> Используется в главе 6 при оценке количества углерода, поступающего в обрабатываемые почвы с растительными остатками.

Исходные данные по урожайности и посевным площадям культурных растений могут быть получены из региональной статистики, включая статистические издания Росстата. Следует отметить, что иногда статистические данные представляются в расчете на зеленую массу, например, сбор кормовых трав на силос, зеленый корм, сенаж и травяную муку. Пересчет в массу сухого вещества может быть выполнен с помощью поправочного коэффициента 4,6 по уравнению 2.7.

Уравнение 2.7

Перевод данных урожайности к сухой массе

Y_i = Зел.масса_i · DRY

где:

Y_i = собранный урожай культуры i в расчете на сухое вещество, кг с.в./га;

Зел.масса_i = собранный урожай культуры i (масса свежей продукции), кг зеленой массы/га;

DRY = доля сухого вещества в собранном урожае i, кг с.в./кг зеленой массы. По умолчанию равен 4,6.

Для тех культурных растений, по которым не разработано видоспецифичных уравнений регрессии и коэффициентов (табл. 2.2), должны быть использованы параметры наиболее биологически сходных видов. Так, растительные остатки риса и сорго могут быть рассчитаны по просу, масличных культур (рапса, горчицы, сои и прочих масличных) - по гороху, остатки бахчевых рассчитаны по овощным культурам, а прочих технических культур - по конопле. Растительные остатки тритикале (гибрид пшеницы и ржи) могут быть рассчитаны по уравнениям для озимой пшеницы.

Суммарная добавка азота, F_CR, представляет собой суммарное содержание азота в надземных и подземных остатках. Разработчикам инвентаризации следует отдельно вычислить прямой выброс N₂O от рисовых полей с помощью коэффициента EF_1FR.

Минерализованный азот, получающийся в результате потери почвенных органических запасов углерода в минеральных почвах при изменении землепользования или практики управления (F_SOM).

Слагаемое F_SOM обозначает количество азота, минерализованного в результате потерь в почвенном органическом углероде в минеральных почвах при изменении землепользования или практики управления обрабатываемых почв. Изменение землепользования и различные практики управления могут оказывать значительное воздействие на запас почвенного органического углерода. Органический углерод и азот тесно связаны в почвенном органическом веществе. При потере углерода через окисление в результате изменения землепользования или практики управления на обрабатываемых почвах эта потеря сопровождается одновременной минерализацией азота.

В случае если происходят потери почвенного углерода, ассоциированный минерализованный азот рассматривается как дополнительный источник азота, доступного для превращения в N₂O. Точно также становится источником, например, минеральный азот, высвобождающийся в результате разложения растительных остатков. К минерализованному азоту, который получается в результате потерь почвенного органического вещества, применяется тот же коэффициент выбросов по умолчанию (EF₁), что и для прямых выбросов, происходящих от внесений минеральных и органических удобрений. Это связано с тем, что аммоний и нитрат, получающиеся в результате минерализации почвенного органического вещества, одинаково ценны в качестве субстрата для микроорганизмов, продуцирующих N₂O путем нитрификации и денитрификации, независимо от того, что именно является источником минерального азота - потеря почвенного органического вещества вследствие изменения землепользования или практики управления, разложение растительных остатков, минеральные удобрения или органические удобрения. (Примечание: процесс, обратный минерализации, при котором неорганический азот связывается во вновь образованном почвенном органическом веществе (SOM) (т.е. иммобилизация азота), не учитывается при расчете источника азота для минерализации. Это объясняется различной динамикой разложения и образования SOM, а также тем, что поверхностная обработка в некоторых случаях может привести к увеличению как SOM, так и выбросов N₂O <9>.)

--------------------------------

<9> Иммобилизация азота и соответствующая корректировка прямых выбросов N₂O от обрабатываемых почв может быть выполнена разработчиками инвентаризации только при наличии соответственных уточненных данных и коэффициентов, и рассматривается как часть подхода уровня 2.

Методы уровней 1 и 2 для расчета высвобождения азота посредством минерализации для всех случаев, при которых происходят потери углерода, в частности в почвах обрабатываемых земель (см. главу 6), показаны ниже:

Этапы расчета для оценки изменений в поступлении азота в результате минерализации:

Этап 1: Оценить среднегодовой баланс почвенного углерода (Баланс_(Т)) для рассматриваемой площади обрабатываемых земель за год, используя уравнение 6.1 в главе 6. Если полученное значение показывает потери почвенного углерода (баланс отрицательный), то следует переходить к следующему этапу (этапу 2). Если баланс положительный, то прямые выбросы N₂O от минерализации почвенного органического вещества не оцениваются.

Этап 2: Оценить количество азота, минерализованного в результате этой потери почвенного углерода (F_SOM), используя уравнение 2.8.

Уравнение 2.8

Количество азота, минерализуемого в минеральных почвах

в результате потерь почвенного углерода при изменении

в землепользовании или управлении (уровень 1 и 2)

F_SOM = (Баланс_(Т) · 1/R) · 1000

где:

F_SOM - итоговое годовое количество азота, минерализуемого в минеральных почвах в результате потерь почвенного углерода при изменении в землепользовании или практики управления обрабатываемых земель, кг N;

Баланс_(Т) - среднегодовые потери почвенного углерода в почвах обрабатываемых земель (при наличии данных могут быть оценены и для других типов землепользования) по уравнению 6.1, тонны C.

R - C:N отношение для почвенного органического вещества. В ситуациях, включающих изменение землепользования от лесных площадей или пастбищ в обрабатываемые земли, для отношения C:N может использоваться значение по умолчанию, равное 15, если отсутствуют более конкретные данные для этой площади. В ситуациях, включающих изменения управления на постоянных обрабатываемых землях, может использоваться значение по умолчанию, равное 10. Отношение C:N может изменяться со временем, с изменением землепользования или практики управления. Если регион может документировать изменения в отношении C:N, то тогда по временному ряду, землепользованиям или практикам управления могут использоваться различные значения для этого отношения.

Т - год проведения инвентаризации.

Этап 3: На уровне 1 значение для F_SOM рассчитывается за один этап. На уровне 2 F_SOM рассчитывается суммированием по разным подтипам обрабатываемых почв (например, для рисовых полей и остальных почв), которые были выделены в конкретном регионе.

Учитывая, что распашка целинных земель (т.е. изменение землепользования) в Российской Федерации в настоящее время не производится, при проведении инвентаризации достаточно выполнить оценку прямого выброса N₂O при минерализации почвенного органического вещества на постоянных обрабатываемых землях. Соответствующая методика для оценки изменений запасов почвенного углерода на территории пахотных земель приведена в главе 6 настоящего руководства.

Регионы, которые не могут оценить общие изменения в углероде минеральных почв, создают тем самым отклонение в оценке N₂O, и эффективная практика заключается в подтверждении соответствующих предельных значений в отчетной документации. Эффективная практика заключается также в использовании конкретных отношений C:N для разукрупненных земельных площадей, если такие данные доступны, в сочетании с данными для изменений в углероде.

Учитывая, что для рисовых полей предлагается отдельный коэффициент прямого выброса N₂O EF_1FR, при использовании метода уровня 2 разработчикам инвентаризации следует рассчитать отдельно баланс почвенного углерода и соответствующую минерализацию азота на рисовых полях.

Площадь осушенных органогенных почв (F_OS) на территории обрабатываемых земель и кормовых угодий.

Слагаемое F_OS обозначает общую годовую площадь (га) осушенных органогенных почв с подразделением на осушенные земли обрабатываемых земель и земель кормовых угодий (см. определение в сноске 5). Это определение применяется как к методам уровня 1, так и к методам уровня 2.

Данные о площади осушенных органогенных почв (F_OS) на территории пахотных земель и кормовых угодий могут быть получены из официальной статистики Росреестра или по региональным данным. В качестве альтернативы для оценки осушенных/обрабатываемых площадей может быть использовано экспертное заключение.