Потоки парниковых газов и депонирование углерода в олиготрофных торфяных почвах Южной Тайги Западной Сибири

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучены запасы углерода (C) и темпы эмиссии парниковых газов (CO₂ и CH₄) в торфяных почвах южной тайги Западной Сибири. Исследуемые торфяные почвы относятся к олиготрофным типичным (Histosols), но развиваются в двух контрастных болотных экосистемах (залесенное и открытое болота), поэтому существенно различаются по современному растительному покрову, структуре почвенного профиля, гидрологическим и температурным условиям. Показано, что запасы углерода в исследуемых торфяных почвах в слое 0–50 см составляют 9.3 и 6.8 кг/м² на залесенном и открытом болотах соответственно. Измерения эмиссии CO₂ и CH₄ проводили камерным методом в течение вегетационных периодов с 1999 по 2014 гг. Результаты исследования показали, что почвы характеризуются близкими значениями потоков CO₂, 116.1 и 123.4 мг CO₂/(м² ч), для почв залесенного и открытого болот соответственно, в то же время значительно различаются по величине потоков CH4, 0.57 и 2.66 мг CH₄/(м² ч) соответственно. Результаты исследований указывают на важную роль видового состава растительности и гидрологического режима торфяных почв, сформированных в разных болотных экосистемах региона в процессах депонирования углерода и потоков парниковых газов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. А. Головацкая

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: golovatskayaea@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4354-7156
Россия, Академический пр-т, 10/3, Томск, 634055

Е. Э. Веретенникова

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН; Сибирский государственный медицинский университет

Email: golovatskayaea@gmail.com
Россия, Академический пр-т, 10/3, Томск, 634055; Московский тракт, 2, Томск, 634050

Е. А. Дюкарев

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН; Югорский государственный университет

Email: golovatskayaea@gmail.com
Россия, Академический пр-т, 10/3, Томск, 634055; ул. Чехова, 16, Ханты-Мансийск, 628012

Список литературы

  1. Базин Е.Т., Копенкин В.Д., Косов В.И., Корчунов С./С., Петрович В.М. Технический анализ торфа. М.: Недра, 1992. 431 с.
  2. Вомперский С.Э. Роль болот в круговороте углерода // Чтения памяти академика В.Н. Сукачева. XI. Биогеоценотические особенности болот и их рациональное использование. М.: Наука, 1994. 37 c.
  3. Глаголев М.В., Шнырев Н.А. Летне-осенняя эмиссия CH₄ естественными болотами Томской области и возможности ее пространственно-временной экстраполяции // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2008. № 2. С. 24–36.
  4. Головацкая Е.А., Дюкарев Е.А. Интенсивность продуцирования CO₂ сфагновыми торфами в нативных условиях // Материалы Второго междунар. полевого симп. “Торфяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее”. Ханты-Мансийск: Изд-во НТЛ, 2007. C. 130–131.
  5. Головацкая Е.А. Интенсивность продуцирования углекислого газа торфами олиготрофного болота // Материалы докл. “Одиннадцатое сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу”. Томск, 2015. С. 105–106.
  6. Головацкая Е.А., Дюкарев Е.А., Веретенникова Е.Э., Никонова Л.Г., Смирнов С.В. Оценка динамики баланса углерода в болотах южнотаежной подзоны Западной Сибири (Томская область) // Почвы и окружающая среда. 2022. № 5(4). С. 1–18. https://doi.org/10.31251/pos.v5i4.194
  7. Ефремов С.П., Ефремова Т.Т., Мелентьева Н.В. Запасы углерода в экосистемах болот // Углерод в экосистемах лесов и болот России. Красноярск, 1994. С. 128–139.
  8. Кураков С.А., Крутиков В.А., Ушаков В.Г. Автономный измеритель профиля температуры АИПТ // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 166–167.
  9. Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А., Березина Н.А., Инишева Л.И., Курнишкова Т.В., Слука З.А. и др. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение. Тула: Гриф и К, 2001. 584 с.
  10. Наумов А.В., Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К. Углеродный баланс в болотных экосистемах Западной Сибири // Сиб. экол. журн. 2007. № 5. С. 771–779.
  11. Сабреков А.Ф., Глаголев М.В., Клепцова И.Е., Мачида Т., Максютов Ш.Ш. Эмиссия метана из болотных комплексов тайги Западной Сибири // Почвоведение. 2014. № 1. С. 58–70. https://doi.org/10.7868/S0032180X14010092
  12. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Воробьевой Л.А. М.: ГЕОС, 2006 г. 400 с.
  13. Титлянова А.А., Булавко Г.И., Кудряшова С.Я., Наумов А.В., Смирнов В.В., Танасиенко А.А. Запасы и потери органического углерода в почвах Сибири // Почвоведение. 1998. № 1. С. 51–59.
  14. Baiser B., Lockwood J.L. The relationship between functional and taxonomic homogenization // Global Ecology and Biogeography. 2011. V. 20(1). P. 134–144. https://doi.org/10.1111/j.1466–8238.2010.00583.x
  15. Blodau C., Siems M. Drainage-induced forest growth alters belowground carbon biogeochemistry in the Mer Bleue bog Canada // Biogeochemistry. 2012. V. 107. P. 107–123. https://doi.org/10.1007/s10533-010-9535-1
  16. Bridgham S.D., Cadillo-Quiroz H., Keller J.K., Zhuang Q. Methane emissions from wetlands: biogeochemical, microbial, and modeling perspectives from local to global scales // Glob. Chang. Biol. 2013. V. 19. P. 1325–1346. https://doi.org/10.1111/gcb.12131
  17. Bubier J.L., Crill P.M., Mosedale A., Frolking S., Linder E. Peatland responses to varying interannual moisture conditions as measured by automatic CO₂chambers // Global Biogeochem. Cycles. 2003. V. 17. № 2. P. 1066. https://doi.org/10.1029/2002GB001946
  18. de Graaff M.-A., Jastrow J.D., Gillette S., Johns A, Wullschleger S.D. Differential priming of soil carbon driven by soil depth and root impacts on carbon availability // Soil Biol. Biochem. 2014. V. 69. P. 147–156. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2013.10.047
  19. Dyukarev E.A., Alekseeva M.N., Golovatskaya E.A. A study of the vegetation cover of bog ecosystems by satellite data // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2017. V. 53. P. 1029–1041. https://doi.org/10.1134/S0001433817090092
  20. Freeman C., Ostle N.J., Fenner N., Kang H. A regulatory role for phenol oxidase during decomposition in peatlands // Soil Biol. Biochem. 2004. V. 36. P. 1663–1667. https://doi. org/10.1016/j.soilbio.2004.07.012
  21. Golovatskaya E.A., Dyukarev E.A. Carbon budget of oligotrophic bog in southern taiga in Western Siberia // Plant and Soil. 2009. V. 315. P. 19–34.
  22. Gorham E. Canada’s peatlands: their importance for the global carbon cycle and possible effects of “greenhouse” climatic warming // Trans. Royal Soc. Canada. Ser. V. 1988. V. 3. P. 21–23. https://doi.org/10.2307/1941811
  23. Hirano T. Seasonal and diurnal variations in topsoil and subsoil respiration under snowpack in a temperate deciduous forest // Global Biogeochem. Cycles. 2005. V. 19. P. GB2011. https://doi.org/10.1029/2004GB002259
  24. IPCC, 2021: Index. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_FrontMatter.pdf (дата обращения 03.12.2022).
  25. Lafleur P.M., Moore T.R., Roulet N.T., Frolking S. Ecosystem respiration in a cool temperate bog depends on peat temperature but not water table // Ecosystems. 2005. V. 8. P. 619–629. https://doi.org/10.1007/s10021–003–0131–2
  26. Lai D.Y.F., Moore T.R., Roulet N.T. Spatial and temporal variations of methane flux measured by autochambers in a temperate ombrotrophic peatland // J. Geophys. Res. 2014. V. 119 P. 864–880. https://doi.org/10.1002/2013JG002410
  27. Mitsch W.J., Bernal B., Nahlik A., Mander Ü., Zhang L., Anderson C., Jørgensen S. et al. Wetlands, carbon, and climate change // Landsc. Ecol. 2013. V. 28. P. 583–597. https:// doi.org/10.1007/s10980-012-9758-8
  28. Moore T.R., Dalva M. The influence of temperature and water table position on carbon dioxide and methane emissions from laboratory columns of peatland soils // J. Soil Sci. 1993. V. 44. P. 651–664. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1993.tb02330.x
  29. Neubauer S. On the challenges of modeling the net radiative forcing of wetlands: reconsidering Mitsch et al. 2013 // Landsc. Ecol. 2014. V. 29. P. 571–577. https://doi.org/10.1007/s10980-014-9986-1
  30. Neubauer S., Megonigal J.P. Moving beyond global warming potentials to quantify the climatic role of ecosystems // Ecosystems. 2015. V. 18. P. 1000–1013. https://doi.org/10.1007/s10021-015-9879-4
  31. Poveda, G., Álvarez, D.M., Rueda, Ó.A. Hydro-climatic variability over the Andes of Colombia associated with ENSO: a review of climatic processes and their impact on one of the Earth’s most important biodiversity hotspots // Clim. Dyn. 2011. V. 36. P. 2233–2249. https://doi.org/10.1007/s00382-010-0931-y
  32. Rinne J., Tuittila E.S., Peltola O., Li X., Raivonen M., Alekseychik P., Haapanala S., Pihlatie M. et al. Temporal variation of ecosystem scale methane emission from a boreal fen in relation to temperature, water table position, and carbon dioxide fluxes // Global Biogeochem. Cycles. 2018. V. 32. P. 1087–1106. https://doi.org/10.1029/2017GB005747
  33. Ruiz, D., Moreno, H.A., Gutiérrez, M.E., Zapata, P.A. Changing climate and endangered high mountain ecosystems in Colombia // Sci. Total Environ. 2008. V. 398(1–3). P. 122–132. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2008.02.038
  34. Saarnio S., Alm J., Martikainen P.J., Silvola J. Effects of raised carbon dioxide on potential methane production and oxidation in, and methane emission from a boreal mire // J. Ecology. 1998. V. 86. P. 261–268.
  35. Shannon C.E., Weaver W. The Mathematical Theory of Communication. Urbana: The University of Illinois Press, 1949. P. 1–117.
  36. Strack M., Waddington J.M. Response of peatland carbon dioxide and methane fluxes to a water table drawdown experiment // Glob. Biogeochem. Cycles. 2007. V. 21. № 1. https://doi.org/10.1029/2006GB002715
  37. Succow M. Landschafts ökologische Moorkunde. Stuttgart: Schweizerbart Science Publishers, 2001. 622 p.
  38. Updegraff K., Bridgham S.D., Pastor J., Weishampel P. Hysteresis in the temperature response of carbon dioxide and methane production in peat soils // Biogeochemistry. 1998. V. 43. P. 253–272. https://doi.org/10.1023/A:1006097808262
  39. Wang Y., Wang H., He J.-S., Feng X. Iron-mediated soil carbon response to watertable decline in an alpine wetland // Nat. Commun. 2017. V. 8. P. 15972.
  40. Wickland K.P., Striegl R.G., Mast M.A., Clow D.W. Carbon gas exchange at a southern Rocky Mountain wetland, 1996–1998 // Global Biogeochem. Cycles. 2001. V. 15(2). P. 321–335.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта-схема района исследований.

Скачать (201KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Относительное обилие видов растений на двух фитоценозах: a – по ярусам растительного покрова; b – видовое обилие, без учета сфагновых мхов.

Скачать (295KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Средняя месячная эмиссия CO₂ за десятилетний период: 1 – среднее, 2 – медиана, 3 – 25–75%, 4 – минимум (a); связь между эмиссией CO₂ и температурой воздуха на исследуемых торфяных почвах: 1 – залесенное болото, 2 – открытое болото (b).

Скачать (121KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Корреляционные зависимости между средней суточной эмиссией CH₄ и температурой почвы (a) – торфяная почва открытого болота на глубине 10 см и (b) – торфяная почва залесенного болота на глубине 40 см.

Скачать (94KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах