Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Секвестрація вуглецю та відтворення органічної речовини ґрунту під міскантусом гігантським за різних систем удобрення в умовах Лісостепу України

Валерій Носенко
Завантажити статтю
Анотація

Метою дослідження було встановити закономірності секвестрації вуглецю багаторічною плантацією міскантусу гігантського (Miscanthus × giganteus) сорту ‘Осінній зорецвіт’ у ґрунті та надземній біомасі за різних систем удобрення та позакореневого підживлення гуматом калію в умовах Лісостепу України. Польові дослідження було проведено впродовж 2021-2025 років на чорноземі опідзоленому сильнозмитому легкосуглинковому. Двофакторний дослід включав три системи удобрення (контроль; органічна – Леонардит, 100 кг/га; мінеральна – N60P16K80) та чотири режими позакореневого підживлення гуматом калію. Встановлено, що вирощування міскантусу гігантського забезпечило прогресивне нагромадження органічного вуглецю в ґрунті (SOC) від 0,829 до 0,876-0,934 % за п’ять років. Найбільший приріст SOC (+11,9 %) зафіксовано за органічної системи удобрення з дворазовим позакореневим підживленням гуматом калію (А2В4). Запаси вуглецю в орному шарі (0-30 см) зросли від 2,91 до 3,28 т С/га. Максимальна щорічна секвестрація вуглецю надземною біомасою – 8,25 т С/га (А3В4), сумарна за 5 років – 16,74-29,25 т С/га, що в перерахунку на CO2-еквівалент становить 61,4-107,3 т CO2/га. У роботі було підтверджено достовірність впливу систем удобрення (НІР05 = 0,012 %; р < 0,01) та позакореневого підживлення (НІР05 = 0,008 %). Органічна система удобрення з Леонардитом у поєднанні з дворазовим позакореневим підживленням гуматом калію виявилася найефективнішою для відтворення органічної речовини ґрунту, тоді як мінеральна система N60P16K80 забезпечила максимальну секвестрацію вуглецю в надземній біомасі. Встановлено функціональне розмежування агротехнологічних ефектів: органічна система оптимізує ґрунтовий пул вуглецю, а мінеральна – біоенергетичний пул. Практична цінність роботи полягає у науковому обґрунтуванні диференційованого вибору системи удобрення міскантусу, які слугують основою для впровадження кліматично-розумного землеробства та сертифікації вуглецевих кредитів 

Ключові слова

органічний вуглець ґрунту; вуглецевий баланс; гумат калію; кліматично-розумне землеробство; біоенергетичні культури

ЦИТУВАТИ
Nosenko, V. (2026). Carbon sequestration and restoration of soil organic matter under giant miscanthus under different fertilisation systems in the Forest-Steppe conditions of Ukraine. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 22(3),71-85. https://doi.org/10.31548/dopovidi/3.2026.71
Використані джерела
  1. Bertola, C., et al. (2024). Early impacts of marginal land-use transition to Miscanthus on soil quality and soil carbon storage across Europe. GCB Bioenergy, 16(6), article number e13145. doi: 10.1111/gcbb.13145.
  2. Beznosko, I., Gorgan, T., Mosiychuk, I., Havruliuk, L., & Buniak, O. (2022). The quantitative composition of micromycetes under cereal crops in chernozem soils in the Left-Bank Forest Steppe of Ukraine. Biosystems Diversity, 30(2), 1443-149. doi: 10.15421/012214.
  3. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.
  4. DSTU 4287:2004. (2005). Soil quality. Sampling. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=54569.
  5. DSTU ISO 11465:2001. (2003). Soil quality. Determination of dry matter and water content on a mass basis. Gravimetric method. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=55865.
  6. Elshamly, A.M.S., & Nassar, S.M.A. (2023). Stimulating growth, root quality, and yield of carrots cultivated under full and limited irrigation levels by humic and potassium applications. Scientific Reports, 13, article number 14260. doi: 10.1038/s41598-023-41488-5.
  7. Gumentyk, M., & Kharytonov, M. (2018). Development and assessment of technologies of miscanthus and switchgrass growing in forest-steppe zone of Ukraine. Agriculture and Forestry, 64(2), 137-146. doi: 10.17707/AgricultForest.64.2.10.
  8. Hayda, Yu., Fuchylo, Ya., Brych, V., Haida, T., Borisyak, O., & Shuvar, A. (2024). Carbon dioxide sequestration and oxygen production on Miscanthus plantations. Economic Analysis, 34 (3), 144-158. doi: 10.35774/econa2024.03.144.
  9. Holder, A., Askew, K., & Robson, P. (2026). Identifying a cell wall ideotype for increased soil carbon contents associated with Miscanthus cultivation. Frontiers in Plant Science, 16, article number 1729614. doi: 10.3389/fpls.2025.1729614.
  10. IPCC. (2019). 2019 Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Volume 4 – agriculture, forestry and other land use. Retrieved from https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2019rf/vol4.html.
  11. Izquierdo, J., Arriagada, O., García-Pintos, G., Ortiz, R., García-Pintos, M., & García-Pintos, M. (2025). Humic field biostimulation as a sustainable agricultural practice to increase yield of main grains: Evidence from on-farm trials. Frontiers in Plant Science, 16, article number 1709876. doi: 10.3389/fpls.2025.1709876.
  12. Kane, J.L., Schartiger, R.G., Daniels, N.K., Freedman, Z.B., McDonald, L.M., Skousen, J.G., & Morrissey, E.M. (2023). Bioenergy crop Miscanthus × giganteus acts as an ecosystem engineer to increase bacterial diversity and soil organic matter on marginal land. Soil Biology and Biochemistry, 186, article number 109178. doi: 10.1016/j.soilbio.2023.109178.
  13. Nakajima, T., Yamada, T., Anzoua, K.G., Kokubo, R., & Noborio, K. (2018). Carbon sequestration and yield performances of Miscanthus × giganteus and Miscanthus sinensis. Carbon Management, 9(4), 415-423. doi: 10.1080/17583004.2018.1518106.
  14. Namoi, N., Jang, C., Behnke, G.D., Lee, J.W., Yang, W., & Lee, D. (2024). Nitrogen fertilization effects on aged Miscanthus × giganteus stands: Exploring biomass yield, yield components, and biomass prediction using in-season morphological traits. GCB Bioenergy, 16(5), article number e13139. doi: 10.1111/gcbb.13139.
  15. Namoi, N., Jang, C., Voigt, T., & Lee, D. (2026). Soil fertility management for sustainable Miscanthus × giganteus production: Increased tiller weight from nitrogen management explains yield gains in aged miscanthus. Biomass and Bioenergy, 204, article number 108394. doi: 10.1016/j.biombioe.2025.108394.
  16. Pidlisnyuk, V., Stefanovska, T., Janse, L., & Medkov, A. (2025). Bioenergetic, ecological and agronomic value of Miscanthus × giganteus greef et dеu in sustainable land use. Agroecological Journal, 3, 32-40. doi: 10.33730/2077-4893.3.2025.340776.
  17. Pribyl, D.W. (2010). A critical review of the conventional SOC to SOM conversion factor. Geoderma, 156(3-4), 75-83. doi: 10.1016/j.geoderma.2010.02.003.
  18. Prysiazhniuk, O., Maliarenko, O., Roik, M., Fuchylo, Ya., Lewandowski, I., Makovskis, K., Lazdina, D., & von Cossel, M. (2022). Biomass dry matter yield of willow and Miscanthus in low-input cropping on heavy clay soils in Ukraine. Biofuels, Bioproducts & Biorefining, 16(6), 1794-1807. doi: 10.1002/bbb.2432.
  19. Rakhmetov, D. (2011). Theoretical and applied aspects of plant introduction in Ukraine. Kyiv: Agrar Media Group.
  20. Shen, J., Xiao, X., Zhong, D., & Lian, H. (2024). Potassium humate supplementation improves photosynthesis and agronomic and yield traits of foxtail millet. Scientific Reports, 14, article number 9508. doi: 10.1038/s41598-024-57354-x.
  21. Siddique, I.A., Grados, D., Chen, J., Lærke, P.E., & Jørgensen, U. (2023). Soil organic carbon stock change following perennialization: A meta-analysis. Agronomy for Sustainable Development, 43, article number 58. doi: 10.1007/s13593-023-00912-w.
  22. Terravesta. (n.d.). Carbon life cycle. Retrieved from https://www.terravesta.com/shared-files/3688/?Terravesta-Miscanthus-Carbon-Life-Cycle-Report.pdf.
  23. Teteriuk, R., & Kulyk М. (2024). Analysis of miscanthus varieties for adaptability, yield and energy productivity of biomass in the Left Bank Forest-Steppe of Ukraine. Scientific Progress & Innovations, 27(3), 31-37. doi: 10.31210/spi2024.27.03.05.
  24. Wu, Y., Huang, H., Chen, F., Tan, T., & Xu, Y. (2024). Soil organic carbon sequestration rate and spatiotemporal dynamics under perennial energy crops cultivation: A global meta-analysis. Soil and Tillage Research, 240, article number 106064. doi: 10.1016/j.still.2024.106064.
  25. Yakovenko, V., Gorban, V., Kotovych, O., Didur, O., & Lisovets, O. (2024). Visual evaluation of soil structure in low-intensity land use systems of steppe zone of Ukraine. Soil Use and Management, 40(1), article number e12972. doi: 10.1111/sum.12972.
  26. Yakovenko, V., Gorban, V., Kotovych, O., Didur, O., & Poleva, J. (2025). Humus forms, earthworm bioturbation and soil organic carbon storage in Chernozems of the low-intensity land use of steppe zone of Ukraine. Geoderma Regional, 42, article number e00988. doi: 10.1016/j.geodrs.2025.e00988.