Transformation of physicochemical properties and CO2 emission of urban soils in the mountainous landscape of Sochi

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Soils of two urban zones were studied: residential and park-recreational (conditionally background), formed in the conditions of mountainous relief of the city of Sochi (Black Sea coast of Russia). The recreational zone is the territory of the Sochi Arboretum Park. Here natural zonal soils – brown soils (Cambisols) and yellow soils (Acrisols) are distributed, in the residential zone structural-metamorphic abrasions (Technosols) are developed. The aim of the present work was to study the transformation of physicochemical properties of urban soils and their CO2 emission and to identify the factors influencing the intensity of CO2 emission in the urban landscapes of Sochi. Acid-base properties of soils of the residential zone (Technosols) and the composition of its main biogenic elements were transformed compared to the background under the influence of technogenesis. Alkalization of soils, increase of the sum of exchangeable bases and insignificant decrease of humus content are observed. Measurements of CO2 emission were made by the method of closed chambers using a portable infrared gas analyzer. On average, the intensity of carbon dioxide flux in the soils of the residential zone is 2.5% lower compared to the background. This is due to the transformation of the upper part of the urban soil profile as a result of construction of houses and cultivation of lawns. A high variability of CO2 emission in soils of urban landscapes was noted, averaging 48%. The main factors contributing to this pattern include: 1) soil domestication by introducing material from humus-accumulative horizons of chernozems, 2) seeding disturbed soils with lawn grasses. Minimal soil CO2 emission is observed in natural and natural-like biocenoses under woody vegetation. Assessment of the climate-forming role of urban soils of Sochi as a source/sink of greenhouse gases is possible taking into account all the factors mentioned above.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. V. Rogozhina

Subtropical Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: RogojinaEW@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8473-4217
Russian Federation, Sochi, 354002

L. V. Zakharikhina

Subtropical Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: RogojinaEW@yandex.ru
Russian Federation, Sochi, 354002

References

  1. Ананьева Н.Д., Сушко С.В., Иващенко К.В., Васенев В.И. Микробное дыхание почв подтайги и лесостепи европейской части России. полевой и лабораторный подходы // Почвоведение. 2020. № 10. С. 1276–1286.
  2. Васенев В.И., Ауденховен А.П., Ромзайкина О.Н., Гаджиагаева Р.А. Экологические функции и экосистемные сервисы городских и техногенных почв. от теории к практическому применению (обзор) // Почвоведение. 2018. № 10. С. 1177–1191.
  3. Визирская М.М., Епихина А.С., Васенев В.И. Мазиров И.М., Ирма Э.А., Гусев Д., Тихонова М.В., Васенев И.И. Экологическая оценка роли городских газонов в формировании потоков парниковых газов // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер. Агрономия и животноводство. 2013. № 5. С. 38–48.
  4. Епихина А.С., Визирская М.М., Васенев В.И. Мазиров И.М., Васенев И.И., Риккардо В. Инновационные методы мониторинга парниковых газов представительных ландшафтов мегаполиса // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер. Агрономия и животноводство. 2012. № 5. С. 43–54.
  5. Икконен Е.Н., Гарсиа-Кальдерон Н.Е., Альварес-Артеага Г., Ибаньес-Уэрта А., Фуэнтес-Ромеро Э., Эрнанде Cолис Х.M. Концентрация СО2 в воздухе почв горных туманных лесов Южной Мексики // Почвоведение. 2013. № 2. С. 172–176.
  6. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумкна, 2004. 342 с.
  7. Копцик Г.Н., Кадулин М.С., Захарова А.И. Влияние техногенного загрязнения на эмиссию диоксида углерода почвами в Кольской Субарктике // Журнал общей биологии. 2015. Т. 76(1). С. 48–62.
  8. Кулачкова С.А., Коваленко А.В. Городские почвы одного из районов Новой Москвы как источники поступления метана и углекислого газа в атмосферу // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2021. № 4. С. 31–46.
  9. Неведров Н.П., Саржанов Д.А., Проценко Е.П., Васенев И.И. Сезонная динамика эмиссии СО2 из почв города Курска // Почвоведение. 2021. № C. 70–79.
  10. Никитин Д.А., Лысак Л.В., Мергелов Н.С., Долгих А.В., Зазовская Э.П., Горячкин С.В. Микробная биомасса, запасы углерода и эмиссия СО2 в почвах Земли Франца–Иосифа. высокоарктические тундры или полярные пустыни? // Почвоведение. 2020. № 4. C. 444–462.
  11. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ, 2001. 687 с.
  12. Рогожина Е.В., Захарихина Л.В. Олиготрофность микробного сообщества и динамика эмиссии СО2 желтоземов в условиях антропогенеза (на примере г. Сочи) // Субтропическое и декоративное садоводство. 2022. № 81. С. 161–171. http://doi.org/10.31360/2225-3068-2022-81-161-171
  13. Рогожина Е.В., Малюкова Л.С. Биофункциональное состояние агрогенно измененных почв под различными фитоценозами в субтропической зоне России // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2021. Т. 67. С. 242–260. http://doi.org/10.30679/2219-5335-2021-1-67-242-260
  14. Саржанов Д.А., Васенев В.И., Сотникова Ю.Л., Тембо А., Васенев И.И., Валентини Р. Краткосрочная динамика и пространственная неоднородность эмиссии СО2 почвами естественных и городских экосистем Центрально-черноземного региона // Почвоведение. 2015. № 4. С. 469–478.
  15. Стома Г.В., Манучарова Н.А., Белокопытова Н.А. Биологическая активность микробных сообществ в почвах некоторых городов России // Почвоведение. 2020. № 6. С. 703–715.
  16. Якименко В.Н. Изменение содержания калия и магния в профиле почвы длительного полевого опыта // Агрохимия. 2019. № 3. С. 19–29. http://doi.org/10.1134/S0002188119030153
  17. Gorbov S.N., Vasenev V.I., Minaeva E.N. Tagiverdiev S.S., Skripnikov P.N., Bezuglova O.S. Short–Term dynamics of CO2 emission and carbon content in urban soil constructions in the steppe zone // Eurasian Soil Science. 2023. V. 56. P. 1270–1280. http://doi.org/10.1134/S1064229323601282
  18. Korneykova M.V., Vasenev V.I., Saltan N.V., Slukovskaya M.V., Soshina A.S., Zavodskikh M.S., Sotnikova Y.L., Dolgikh A.V. Analysis of CO2 emission from urban soils of the Kola Peninsula (European Arctic) // Eurasian Soil Science. 2023. V. 56. P. 1653–1666. http://doi.org/10.1134/S1064229323601749
  19. Koptsik G.N., Kupriianova Y.V., Kadulin M.S. Spatial variability of carbon dioxide emission by soils in the main types of forest ecosystems at the Zvenigorod Biological Station of Moscow State University // Moscow University Soil Science Bulletin. 2018. V. 73. P. 81–88. http://doi.org/10.3103/S0147687418020035
  20. Sarzhanov D.A., Vasenev V.I., Vasenev I.I., Sotnikova Y.L., Ryzhkov O.V., Morin T. Carbon stocks and CO2 emissions of urban and natural soils in Central Chernozemic region of Russia // Catena. 2017. V. 158. P. 131–140. http://doi.org/10.1016/j.catena.2017.06.021
  21. Sushko S.V., Ananyeva N.D., Ivashchenko K.V., Vasenev V., Kudeyarov V. Soil CO2 emission, microbial biomass, and microbial respiration of woody and grassy areas in Moscow (Russia) // J Soils Sediments. 2019. V. 19. P. 3217–3225. http://doi.org/10.1007/s11368-018-2151-8
  22. Upadhyay S., Raghubanshi A.S. Determinants of soil carbon dynamics in urban ecosystems // In Urban ecology. Elsevier. 2020. P. 299–314. http://doi.org/10.1016/B978-0-12-820730-7.00016-1
  23. Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports № 106. FAO. Rome, 2015. 181 p. http://doi.org/3/i3794en/I3794en.pdf
  24. Zakharikhina L.V., Burtovoy A.V. Anthropogenic Evolution of Zheltozems in the Sochi Sanatorium Area // Eurasian Soil Science. 2020. V. 53. P. 820–828. http://doi.org/10.1134/S1064229320060149
  25. Zakharikhina L.V., Malyukova L.S., Ryndin A.V. Genesis and geochemistry of the soils of urban landscapes of the Black Sea coast of Russia // Catena. 2022. V. 210. P. 105881. http://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105881

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The map of the location of the study sites.

Download (988KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Model of the distribution of research points in the coordinates of the main components (Civil Code) based on the content of the physicochemical components of soils: (a)-without emission CO2, (b)-with emission CO2

Download (542KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Seasonal dynamics of the emissions of the CO2 zonal types of soils of natural -like biogeocenoses of the Sochi Park of the Dender (2023).

Download (118KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Emission of CO2 soils of two functional zones of the city of Sochi: (A) - 2023; (b)-2024. Types of soil types Bz-Burozems, GZ-yellow-earth, AGR-agricultural and metamorphic agricultural machine, AZ-structural-metamorphic abrasion, AZR-abrunzer-metamorphic inspection, AG-agriculture

Download (333KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Trends of changes in the emission of CO2 depending on the temperature (A) and soil moisture (B); The correlation matrix with the main soil-chemical indicators (C).

Download (306KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».