Blue Carbon Stocks and Carbon Dioxide Emission from Soils of Marsh Ecosystems of the Pomor Coast of the White Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The study is aimed at solving fundamental problems of soil science and ecology related to the assessment of the carbon budget in coastal soils and ecosystems of the Arctic and Subarctic, as well as their functioning in hanging climate. The study estimated for the first time the stocks of “blue carbon” and the emission of carbon dioxide from soils of marsh ecosystems at the Pomor coast of the White Sea. Carbon stocks in the most seaward part of the coastal zone accumulate due to the input of allochthonous, thalassogenic organic matter: mean stocks at the lower marsh level are 25.5 ± 4.3 t/ha. At a distance from the boundary of daily flooding, the stocks of soil carbon are mostly formed by the biogenic accumulation of organic matter: the mean value at the upper marsh is 37.5 ± 23.4 t/ha. Soils of marsh ecosystems at the Pomor coast of the White Sea are characterized by low values of carbon dioxide emission (98 ± 16 mg CO2/(m2 h), July–August 2023), which attests to their low biological activity. Statistically significant differences in the average values of carbon dioxide emission are revealed at the ecosystem level: CO2 emission from soils of marsh ecosystems is lower than that from soils of forest ecosystems of the bedrock coast. The average values of CO2 emission from soils do not differ statistically significantly at middle and upper marsh levels. Minimum emission values are typical for soils at lower marsh levels and mudflats (Watten). Spatial variation and relationship of CO2 emission from soils of marsh ecosystems with the environment factors are assessed. The results of the study, based on statistical analysis of a large database, contribute to a better understanding of the role of marsh ecosystems of the western sector of the Russian Arctic in the carbon budget.

About the authors

I. E. Bagdasarov

Lomonosov Moscow State University

Email: ilya5283@yandex.ru
Moscow, 119991 Russia

A. A. Bobrik

Lomonosov Moscow State University

Email: ilya5283@yandex.ru
Moscow, 119991 Russia

G. A. Kazhukalo

Lomonosov Moscow State University

Email: ilya5283@yandex.ru
Moscow, 119991 Russia

E. N. Terebova

Petrozavodsk State University

Email: ilya5283@yandex.ru
Petrozavodsk, 185910 Russia

M. A. Pavlova

Petrozavodsk State University

Email: ilya5283@yandex.ru
Petrozavodsk, 185910 Russia

P. V. Krasilnikov

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: ilya5283@yandex.ru
Moscow, 119991 Russia

References

  1. Агаджанова Н.В., Багдасаров И.Е., Крюкова Ю.А., Красильников П.В. Минералогический состав илистой фракции маршевых почв Поморского берега Белого моря // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2025. № 1. С. 27–37. https://doi.org/ 10.55959/MSU0137-0944-17-2025-80-1-27-37
  2. Багдасаров И.Е., Цейц М.А., Крюкова Ю.А., Таскина К.Б., Конюшкова М.В. Сравнительная характеристика почвенного и растительного покрова томболо побережий Белого и Балтийского морей // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение 2023. № 1. С. 3–15. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-1-3-15
  3. Горячкин С.В. Почвенный покров Севера (структура, генезис, экология, эволюция). М.: ГЕОС, 2010. 414 с.
  4. Губин С.В., Лупачев А.В. Подходы к классификации почв аккумулятивных берегов морей восточного сектора Российской Арктики // Почвоведение. 2022. № 1. С. 25–32. https://dx.doi.org/10.31857/S0032180X22010051
  5. Губин С.В., Лупачев А.В., Ходжаева А.К. Почвы аккумулятивных берегов Восточно-Сибирского моря // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1073–1085. https://dx.doi.org/10.31857/S0032180X22090076
  6. Дыхание почвы. Пущино, 1993. 144 с.
  7. Кобак К.И. Биотические компоненты углеродного цикла. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 248 c.
  8. Костенкова А.Ф. Маршевые почвы юга Приморья и особенности их солевого состава // Почвоведение. 1979. № 2. С. 22–29.
  9. Леонтьев О.К., Рычагов Г.И. Общая геоморфология: Учебное пособие для географических специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1979. 287 с.
  10. Лесков А.И. Геоботанический очерк приморских лугов Малоземельского побережья Баренцева моря // Ботанический журнал. 1936. Т. 88. № 2. С. 60–74.
  11. Мировая реферативная база почвенных ресурсов. Международная система почвенной классификации для диагностики почв и составления легенд почвенных карт. М.: МАКС Пресс, 2024. 248 с.
  12. Мосеев Д.С., Сергиенко Л.А. Растительный покров маршей устьевой области реки Тапшеньги Онежского залива Белого моря // Вестник Ин-та биологии Коми НЦ УрО РАН. 2017. № 4. С. 22–31. https://doi.org/10.31140/j.vestnikib.2017.4(202)4
  13. Наумов А.В. Дыхание почвы: составляющие, экологические функции, географические закономерности. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 208 с.
  14. Орешникова Н. В., Красильников П.В., Шоба С.А. Маршевые почвы Карельского берега Белого моря // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение 2012. № 4. С. 13–20.
  15. Сидорова, В.А., Святова Е.Н., Цейц М.А. Пространственное варьирование свойств маршевых почв и их влияние на растительность (Кандалакшский залив) // Почвоведение. 2015. № 3. С. 259–267. https://doi.org/10.7868/S0032180X15030119
  16. Цейц М.А., Добрынин Д.В. Морфогенетическая диагностика и систематика маршевых почв Карельского Беломорья // Почвоведение. 1997. № 4. С. 411–416.
  17. Шамрикова Е.В., Денева С.В., Кубик О.С. Распределение углерода и азота в почвенном покрове прибрежной территории Баренцева моря (Хайпудырская губа) // Почвоведение. 2019. № 5. С. 558–569. https://doi.org/10.1134/S0032180X19030092
  18. Шляхов С.А. Классификация почв морских побережий. Владивосток, 1996. 35 с.
  19. Шляхов С.А., Костенков Н.М. Классификация и морфологические особенности почв равнинных морских побережий // Почвоведение. 1998. № 10. С. 1157–1163.
  20. Bagdasarov I.E., Tseits M.A., Kryukova I.A., Taskina K.B., Bobrik A.A., Ilichev I.A., Cheng J., Xu L., Krasilnikov P.V. Carbon stock in coastal ecosystems of tombolos of the White and Baltic seas // Land. 2024. V. P. 1–21. https://doi.org/10.3390/land13010049
  21. Bouillon S., Dahdouh-Guebas F., Rao A.V.V.S., Koedam N., Dehairs F. Sources of organic carbon in mangrove sediments: variability and possible ecological implications // Hydrobiologia. 2003. V. 495. P. 33–39. https://doi.org/10.1023/A:1025411506526
  22. Chapman V.J. Salt Marshes and Salt Deserts оf the World. London: Leonard Hill Limited, 1960. 392 p.
  23. Chastain S.G., Kohfeld K., Pellatt M.G. Carbon stocks and accumulation rates in salt marshes of the Pacific coast of Canada // Biogeosciences Discussions. 2018. V. 2018. P. 1–45. https://doi.org/10.5194/bg-2018-166
  24. Chmura G.L., Anisfeld S.C., Cahoon D.R., Lynch J.C. Global carbon sequestration in tidal, saline wetland soils // Global Biogeochem. Cycles. 2003. V. 17. P. 22-1–22-12. https://doi.org/10.1029/2002GB001917
  25. Duarte C.M., Losada I.J., Hendriks I.E., Mazarrasa I., Marbà N. The role of coastal plant communities for climate change mitigation and adaptation // Nat. Сlim. Change. 2013. V. 3. P. 961–968. https://doi.org/10.1038/nclimate1970
  26. Gilby B.L., Weinstein M.P., Baker R., Cebrian J., Alford S.B., Chelsky A., Colombano D. et al. Human actions alter tidal marsh seascapes and the provision of ecosystem services // Estuar. Coasts. 2021. V. 44. P. 1628–1636. https://doi.org/10.1007/s12237-020-00830-0
  27. Johnson B.J., Moore K.A., Lehmann C., Bohlen C., Brown T.A. Middle to Late Holocene fluctuations of C3 and C4 vegetation in a northern New England salt marsh, Sprague Marsh, Phippsburg Maine // Org. Geochem. 2007. V. 38. P. 394–403. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2006.06.006
  28. Kato K. Chemical investigations on marine humus in bottom sediments // Memoirs of the Faculty of Fisheries Hokkaido University. 1956. V. 4. P. 91–209.
  29. Kennedy H., Beggins J., Duarte C.M., Fourqurean J.W., Holmer M., Marbà N., Middelburg J.J. Seagrass sediments as a global carbon sink: Isotopic constraints // Global Biogeochem. Cycles. 2010. V. 24. https://doi.org/10.1029/2010GB003848
  30. Kubiëna W.L. The soils of Europe: London: Thomas Murry and company, 1953. P. 83–104.
  31. Leonardi N., Carnacina I., Donatelli C., Ganju N.K. Plater A.J., Schuerch M., Temmerman S. Dynamic interactions between coastal storms and salt marshes: A review // Geomorphology. 2018. P. 92–107. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2017.11.001
  32. Lovelock C.E., Reef R. Variable impacts of climate change on blue carbon // One Earth. 2020. V. 3. P. 195–211. https://doi.org/10.1016/j.oneear.2020.07.010
  33. Mason V.G., Burden A., Epstein G., Jupe L.L., Wood K.A., Skov M.W. Blue carbon benefits from global saltmarsh restoration // Global Change Biology. 2023. V. 29. P. 6517–6545. https://doi.org/10.1111/gcb.16943
  34. Mcleod E., Chmura G.L., Bouillon S., Salm R., Björk M., Duarte C.M., Lovelock C.E., Silliman B.R. A blueprint for blue carbon: toward an improved understanding of the role of vegetated coastal habitats in sequestering CO2 // Front. Ecol. Environ. 2011. V. 9. P. 552–560. https://doi.org/10.1890/110004
  35. Middelburg J.J., Nieuwenhuize J., Lubberts R.K., Van de Plassche O. Organic carbon isotope systematics of coastal marshes // Estuar. Coast. Shelf S. 1997. V. 45. P. 681–687. https://doi.org/10.1006/ecss.1997.0247
  36. Nellemann C., Corcoran E., Duarte C.M., Valdés L., De Young C., Fonseca L., Grimsditch G. Blue Carbon: The Role of Healthy Oceans in Binding Carbon: a Rapid Response Assessment. Arendal, Norway: United Nations Environment Programme, Birkeland Trykkeri AS, 2009. 78 p
  37. Neubauer S.C. Contributions of mineral and organic components to tidal freshwater marsh accretion // Estuar. Coast. Shelf S. 2008. V. 78. P. 78–88. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2007.11.011
  38. Orson R.A., Simpson R.L., Good R.E. Rates of sediment accumulation in a tidal freshwater marsh // J. Sediment Res. 1990. V. 60. P. 859–869. https://doi.org/10.1306/D4267631-2B26-11D7-8648000102C1865D
  39. Pennings S.C., Bertness M.D. Salt marsh communities // Marine Comm. Ecol. 2001. V. 11. P. 289–316.
  40. Rossi A.M., Rabenhorst M.C. Pedogenesis and landscape relationships of a Holocene age barrier island // Geoderma. 2016. V. 262. P. 71–84. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.08.004
  41. Roulet N.T. Peatlands, carbon storage, greenhouse gases, and the Kyoto Protocol: Prospects and significance for Canada // Wetlands. 2000. V. 20. P. 605–615. https://doi.org/10.1672/0277-5212(2000)020[0605:PCSGGA]2.0.CO;2
  42. Spivak A.C., Sanderman J., Bowen J.L., Canuel E.A., Hopkinson C.S. Global-change controls on soil-carbon accumulation and loss in coastal vegetated ecosystems // Nat. Geosci. 2019. V. 12. P. 685–692. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0435-2
  43. Tseits M.A., Dobrynin D.V. Classification of marsh soils in Russia // Eurasian Soil Sci. 2005. V. 38. Suppl. 1. P. 44–48.
  44. Tseits M. A., Marechek M. S. The formation of soil cover patterns on tidal marshes of the Arctic of Russia // Moscow University Soil Science Bulletin. 2021. V. 76. P. 273–282. https://doi.org/10.3103/S0147687421050057
  45. Wang F., Sanders C.J., Santos I.R., Tang J., Schuerch M., Kirwan M.L., Kopp R.E., Zhu K., Li X., Yuan J., Liu W., Li Z.A. Global blue carbon accumulation in tidal wetlands increases with climate change // National Sci. Rev. 2021. V. 8. P. nwaa296. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa296
  46. Williamson P., Gattuso J.P. Carbon removal using coastal blue carbon ecosystems is uncertain and unreliable, with questionable climatic cost-effectiveness // Frontiers in Climate. 2022. V. 4. P. 853666. https://doi.org/10.3389/fclim.2022.853666
  47. Wilson B.J., Mortazavi B., Kiene R.P. Spatial and temporal variability in carbon dioxide and methane exchange at three coastal marshes along a salinity gradient in a northern Gulf of Mexico estuary // Biogeochemistry. 2015. V. 123. P. 329–347. https://doi.org/10.1007/s10533-015-0085-4
  48. Zhang J., Wang J.J., Xiao R., Deng H., DeLaune R.D. Effect of salinity on greenhouse gas production and emission in marsh soils during the decomposition of wetland plants // J. Soils Sediments. 2023. V. 23. P. 131–144. https://doi.org/10.1007/s11368-022-03334-5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».