Запасы углерода в почвах естественной и постагрогенной лесных экосистем и динамика эмиссии СО2 на территории карбонового полигона «BioCarbon» (г. Новосибирск) | Вестник Томского государственного университета. Биология. 2025. № 72. DOI: 10.17223/19988591/72/3

Запасы углерода в почвах естественной и постагрогенной лесных экосистем и динамика эмиссии СО2 на территории карбонового полигона «BioCarbon» (г. Новосибирск)

Для территорий Западной Сибири исследования пулов углерода и в особенности его эмиссии в лесах крайне немногочисленны. В связи с этим целью исследования было сравнение пулов углерода и динамика эмиссии СО2 в естественном и молодом вторичном березняках на территории карбонового полигона «BioCarbon» (г. Новосибирск). Общий углерод и азот определяли методом сухого сжигания на CHN-анализаторе 2400 Series II. Содержание органического углерода почв устанавливали методом бихроматного окисления (метод Тюрина). Запасы углерода в почвах определялись расчетным путем в слое 0-20, 0-50 и 0-100 см. Измерения потоков СО2 с поверхности почвы проводились ежемесячно с мая по сентябрь в 2023-2024 гг. при помощи портативного инфракрасного газоанализатора LI-COR 8250. Запасы углерода в почве под спелым березняком в слое 0-20 см составили 38 т/га, в слое 0-50 см - 46 т/га. В почве залежи под вторичным березняком запасы углерода в слое 0-20 см были меньше (33 т/га), но в полуметровой толще превышали показатели естественной почвы (62 т/га). В почве под естественным лесом запасы углерода в подстилке (2,2 т/га) выше, чем под вторичным лесом (1,8 т/га). В среднем за два года наблюдения эмиссия СО2 была минимальной в мае (2,1-3,3 мкмоль/м2с); максимальная интенсивность потока СО2 с поверхности почвы под спелым березняком достигается в июле (13,3 мкмоль/м2с), тогда как под вторичным лесом максимальная эмиссия СО2 отмечена в июне (10,8 мкмоль/м2с. Исследования показывают, что агрогенная трансформация свойств дерново-подзолистых почв приводит к повышению чувствительности дыхания почв к изменению гидротермических условий и вариабельности потока СО2 по годам. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 15

Ключевые слова

температура почв, постагрогенное восстановление, эмиссия углекислого газа, лесные экосистемы, запасы углерода

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Соколова Наталья Александровна	Институт почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет	канд. биол. наук, зав. лаборатории географии и генезиса почв; н. с. ИЦКП	nsokolova@issa-siberia.ru
Куйдина Софья Александровна	Институт почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет	студент, м. н. с. лаборатории рекультивации почв; лаборант ИЦКП	s.kuidina@g.nsu.ru
Соколов Денис Александрович	Институт почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН	д-р биол. наук, зав. лабораторией рекультивации почв	sokolovdenis@issa-siberia.ru

Всего: 3

Ссылки

Мухин В.А., Диярова Д.К., Веселкин Д.В. Влажность как фактор С02-эмиссионной активности древесного дебриса // Лесоведение. 2015. № 3. С. 208-213.

Мухин В.А., Диярова Д.К., Гитарский М.Л., Замолодчиков Д.Г. Климат и эмиссионная составляющая углеродного цикла лесных экосистем // Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды. Основные результаты и пути развития : тезисы докладов Всероссийской научной конференции (Москва, 20-22 марта 2017 г.). М. : Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН, 2017. С. 128-129.

Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г., Каганов В.В., Почикалов А.В., Гитарский М.Л. Микробная и корневая составляющие дыхания дерново-подзолистых почв южной тайги // Лесоведение. 2017. № 3. С. 183-195.

Карелин Д.В., Люри Д. И., Горячкин С.В., Лунин В.Н., Кудиков А.В. Изменение почвенной эмиссии диоксида углерода в ходе постагрогенной сукцессии в чернозёмной лесостепи // Почвоведение. 2015. № 11. С. 1354-1366. doi: 10.7868/ S0032180X1511009X.

Телеснина В.М., Ваганов И.Е., Карлсен А.А., Иванова А.Е., Жуков М.А., Лебедев С.М. Особенности морфологии и химических свойств постагрогенных почв южной тайги на лёгких отложениях (Костромская область)//Почвоведение. 2016. № 1. С. 115-129. doi: 10.7868/S0032180X16010111.

Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O., Gallardo Lancho J.F., Oehm C.T. Evaluation of the rates of soil organic matter mineralization in forest ecosystems of temperate continental, mediterranean, and tropical monsoon climates // Eurasian Soil Science. 2012. Vol. 45. PP. 68-79. doi: 10.1134/S1064229312010085.

Иванов А.В., Замолодчиков Д.Г., Сало М.А., Кондратова А.В., Пилецкая О.А., Брянин С.В. Дыхание почв лесных экосистем юга Дальнего Востока // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1023-1033. doi: 10.31857/S0032180X23600397.

Карелин Д.В., Горячкин С.В., Кудиков А.В., Лопес де Гереню В.О., Лунин В.Н., Долгих А.В., Люри Д.И. Изменение запасов углерода и эмиссии СО2 в ходе постагрогенной сукцессии растительности на серых почвах в Европейской части России // Почвоведение. 2017. № 5. С. 580-594. doi: 10.7868/80032180X17050070.

Susyan E.A., Wirth S., Ananyeva N.D., Stolnikova E.V. Forest succession on abandoned arable soils in European Russia - Impacts on microbial biomass, fungal-bacterial ratio, and basal CO2 respiration activity // European Journal of Soil Biology. 2011. Vol. 47. PP. 169-174. doi: 10.1016/j.ejsobi.2011.04.002.

Wang Y., Wang Z.-L., Wang H., Guo C., Bao W. Rainfall pulse primarily drives litterfall respiration and its contribution to soil respiration in a young exotic pine plantation in subtropical China // Canadian Journal of Forest Research. 2012. Vol. 42. PP. 657-666. doi: 10.1139/x2012-017.

Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И., Честных О.В. Новая оценка баланса углерода в лесах федеральных округов Российской Федерации // Биоразнообразие и функционирование лесных экосистем. М. : Наука, 2021. С. 153-173.

Курганова И.Н., Лопес Де Гереню В.О., Галибина Н.А., Капица Е.А., Шорохова Е.В. Влияние температуры на интенсивность биогенного разложения коры осины // Сибирский экологический журнал. 2020. Т. 27, № 6. С. 792-804. doi: 10.15372/ SEJ20200610.

Лопес Де Гереню В.О., Курганова И.Н., Галибина Н.А., Капица Е.А., Шорохова Е.В. Влияние температуры и минеральных добавок азота и фосфора на процессы разложения и состав почвенно-коровых субстратов // Почвоведение. 2021. № 1. С. 45-59. doi: 10.31857/S0032180X21010081.

Зорина С.Ю., Соколова Л.Г., Казановский С.Г., Дорофеев Н.В. Изменение состава растительности и свойств почв в ходе их постагрогенного развития в лесостепной зоне Прибайкалья // Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2023. Т. 15, № 5. С. 74-96. doi: 10.12731/2658-6649-2023-15-5-927.

Deng L., Shangguan Zh. Afforestation drives soil carbon and nitrogen changes in China // Land Degradation and Development. 2017. Vol. 28, № 1. PP. 151-165. doi: 10.1002/ ldr.2537.

Kalinina O., Goryachkin S., Luyri D., Giani L. Chronosequential development of postagrogenic soils of different climatic zones in Russia under self-restoration // Catena. 2015. Vol. 129. PP. 18-29. doi: 10.1016/j.catena.2015.02.016.

Wang Y., Xue D., Kuzyakov Y., Wang Z.L., Hu N., Lou Y., Zhang Q., Zhang L., Zhu P., Gao H., Zhang S., Zhang H., Li D., Song Z., Kurganova I. Post-agricultural restoration of soil organic carbon pools across a climate gradient // Catena. 2021. Vol. 200. 105138. doi: 10.1016/j .catena.2020.105138.

Poeplau C., Don A. Sensitivity of soil organic carbon stocks and fractions to different land-use changes across Europe // Geoderma. 2013. Vol. 192. PP. 189-201. doi: 10. 1016/j.geoderma.2012.08.003.

Кленов Б.М. Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной Сибири. Новосибирск : Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2000. 176 с.

Методика количественного определения объема поглощений парниковых газов. Приложение № 2 к приказу Минприроды: России № 371 от 27.05.2022 г. 95 с.

ГОСТ 28268-89. Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений. М. : Стандартинформ, 1989. 8 с.

Androkhanov V.A., Sokolov D.A. Fractional composition of redox systems in soils of coal mine dumps // Eurasian Soil Science. 2012. № 45. PP. 399-403. doi: 10.1134/ S1064229312020032.

Когут Б.М., Фрид А.С. Сравнительная оценка методов определения содержания гумуса в почвах // Почвоведение. 1993. № 9. С. 119-123.

Abakumov E.V., Popov A.I. Determination of the carbon and nitrogen contents and oxidizability of organic matter and the carbon of carbonates content in one soil sample // Eurasian Soil Science. 2005. № 2. PP. 186-194.

ГОСТ 26213-2021. Почвы. Методу: определения органического вещества. М. : Стандартинформ, 2021. 12 с.

Dybzinski R., Kelvakis A., McCabe J., Panock S., Anuchitlertchon K., Vasarhelyi M., McCormack M.L., McNickle G.G., Poorter H., Trinder C., Farrior C.E. How are nitrogen availability, fine-root mass, and nitrogen uptake related empirically? Implications for models and theory // Glob. Change Biol. 2019. № 25. PP. 885-899. doi: 10.1111/ gcb.14541.

Классификация и диагностика почв России. Смоленск : Ойкумена, 2004. 342 с.

ГОСТ Р 58595-2019. Почвы. Отбор проб. М. : Стандартинформ, 2019. 6 с.

ГОСТ 17.4.4.02-2017. Охрана природы. Почвы. Методу: отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. М. : Стан-дартинформ, 2018. 10 с.

ГОСТ 17.4.3.01-2017. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. М. : Стандартинформ, 2018. 3 с.

Зольников И.Д., Богуславский А.Е., Лямина В.А. Геолого-геоморфологическая основа ландшафтов Академгородка / Динамика экосистем Новосибирского Академгородка. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2013. 438 с.

Ovsepyan L., Kurganova I., Gerenyu de V.L., Kuzyakov Y. Conversion of cropland to natural vegetation boosts microbial and enzyme activities in soil // Science of Total Environment. 2020. Vol. 743. 140829. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.140829.

Lyuri D.I., Karelin D.V., Kudikov A.V., Goryachkin S.V. Changes in soil respiration in the course of the postagrogenic succession on sandy soils in the southern taiga zone // Eurasian Soil Science. 2013. Vol. 46, № 9. PP. 935-947. doi: 10.1134/S10642293 13070041.

Deng L., Wang K.B., Tang Z.S., Shangguan Z.P. Soil organic carbon dynamics following a long-term natural vegetation restoration: Evidence from stable carbon isotopes (513C) // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2016. Vol. 221. PP. 235-244. doi: 10.1016/j.agee.2016.01.048.

Kalinina O., Giani L., Goryachkin S., Lyuri D., Kurganova I., Lopes de Gerenyu V., Kuzyakov Y., Cherkinsky A., Chertov O. Post-agricultural restoration: implications for dynamics of soil organic matter pools // Catena. 2019. Vol. 181. 104096. doi: 10.1016/ j.catena.2019.104096.

Kurganova I.N., Telesnina V.M., Lopez De Guerenu V.O., Lichko V.I., Karavanova E.I. The dynamics of carbon pools and biological activity of retic albic podzols of the southern taiga during postagrogenic evolution // Eurasian Soil Science. 2021. Vol. 54, № 3. PP. 337-351. doi: 10.1134/S1064229321030108.

Laganiere J., Angers D.A., Pare D. Carbon accumulation in agricultural soils after afforestation: A meta-analysis // Global Change Biology. 2010. Vol. 16. PP. 439-453. doi: 10. 1111/j.1365-2486.2009.01930.x.

Vladychenskii A.S., Telesnina V.M., Rumyantseva K.A., Chalaya T.A. Organic matter and biological activity of postagrogenic soils in the Southern Taiga using the example of Kostroma Oblast // Eurasian Soil Science. 2013. Vol. 46 (5). PP. 518-529. doi: 10.1134/ S1064229313050141.

Del Galdo I., Six J., Peressotti A., Cotrufo M.F. Assessing the impact of land-use change on soil C sequestration in agricultural soils by means of organic matter fractionation and stable C isotopes // Global Change Biology. 2003. Vol. 9 (8). PP. 1204-1213. doi: 10. 1046/j.1365-2486.2003.00657.x.

Юрковская Т.К., Сафронова И.Н. Зональное деление растительного покрова Западной Сибири // Ботанический журнал. 2019. Т. 104, № 1. С. 3-11. doi: 10.1134/ S0006813619010113.

Шанин В.Н., Быховец С.С., Чертов О.Г., Комаров А.С. Оценка средствами имитационного моделирования влияния внешних факторов на динамику органического углерода в лесах разных типов // Лесоведение. 2018. № 5. С. 335-346. doi: 10.1134/ S0024114818050091.

Розенберг Г.С., Коломеец Э.Г., Шарая Л.С. Углеродный баланс и устойчивость лесных экосистем при глобальном потеплении (опыт прогнозного моделирования) // Успехи современной биологии. 2011. Т. 131, № 4. С. 367-381.

Курганова И.Н., Лопес Де Гереню В.О., Ипп С.Л., Каганов В.В., Хорошаев Д.А., Рухович Д.И., Сумин Ю.В., Дурманов Н.Д., Кузяков Я.В. Пилотный карбоновый полигон в России: анализ запасов углерода в почвах и растительности // Почвы и окружающая среда. 2022. Т. 5, № 2. doi: 10.31251/pos.v5i2.169.

Александрова Л., Гордеев А.С., Бабичук В.Р., Курынцева П.А., Селивановская С.Ю. Оценка запасов углерода в почве на территории карбонового полигона «Карбон - Поволжье» // Российский журнал прикладной экологии. 2023. № 4 (36). С. 12-21. doi: 10.24852/2411-7374.2023.4.12.21.

Байтурина Р.Р., Султанова Р.Р. Анализ запасов углерода в почвах на участках Карбонового полигона Республики Башкортостан // Леса России и хозяйство в них. 2024. № 1 (88). С. 93-100. doi: 10.51318/FRET.2023.88.1.009.

Байтурина Р.Р., Султанова Р.Р., Асылбаев И.Г. Оценка запаса углерода в лесной подстилке и верхнем слое почв насаждений основных лесообразующих пород // Journal of Agriculture and Environment. 2023. № 12 (40). 16. doi: 10.23649/JAE.2023. 40.24.

Королева Т.С., Шунькина Е.А. Обзор мирового опыта консервации углерода в существующих лесных резервуарах // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. 2014. № 4. С. 22-39.

Abakumov E.V., Polyakov V.I., Chukov S.N. Approaches and methods for studying soil organic matter in the carbon polygons of Russia (review) // Eurasian Soil Science. 2022. № 7. C. 849-860. doi: 10.1134/s106422932207002x.

Нургалиев Д.К., Селивановская С.Ю., Кожевникова М.В., Галицкая П.Ю. Некоторые вызовы и возможности для России и регионов в плане глобального тренда декарбонизации // Георесурсы. 2021. Т. 23, № 3. С. 8-16. doi: 10.18599/grs.2021.3.2.

Морковина С.С., Шашкин А.П. Карбоновые полигоны в лесных экосистемах: опыт и направления исследований // Инновации и технологии в лесном хозяйстве. Санкт-Петербург : материалы Всерос. научно-практической конф. Санкт-Петербург, 2024. С. 214-219. doi: 10.21178/160524.214.