Spatial and temporal variability of methane emissions in the oligotrophic ridge-hollow complex of Western Siberia

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

In the summer-autumn seasons (during for three years) using the static chamber method the СН4 emission from the surface of one of the most common types of bog ecosystems in the taiga zone of Western Siberia—the ridge-hollow complex (RHC) was studied. A very significant spatial variability of CH4 fluxes (from 60 to 74% in July and from 20 to 50% in September) was observed between the elements of the RHC: ridge and hollow. The temporal variability plays an equally important role and is a response to changes in the temperature of the peat deposits. At the hollow, a diurnal cycle of CH4 was detected, which which is explained 34–64% by the variability of the peat deposit temperature at a depth of 2 to 15 cm. At the ridge, no diurnal cycle was found on the however, CH4 fluxes during the summer-autumn period are 46% explained by the temperature at depths of 30 and 40 cm. The paper also discusses possible reasons for the spatial and temporal variability of CH4 fluxes from the surface of the RHC.

作者简介

E. Veretennikova

Institute for Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS; Siberian State Medical University

Email: lena2701@yandex.ru
Tomsk, Russia; Tomsk, Russia

E. Dyukarev

Institute for Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS; Yugra State University

Tomsk, Russia; Khanty-Mansiysk, Russia

参考

  1. Дюкарев Е.А., Алексеева М.Н., Головацкая Е.А. Исследования растительного покрова болотных экосистем по спутниковым данным // Исследования Земли из Космоса. 2014. № 2. С. 38–51. https://doi.org/10.7868/S0205961417020014
  2. Дьячкова А.В., Давыдов Д.К., Фофонов А.В., Краснов О.А., Головацкая Е.А., Симоненков Д.В., Nakayama T., Максютов Ш.Ш. Влияние аномальных факторов среды на эмиссию метана на Бакчарском болоте в районе пос. Плотниково летом 2018 г. // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 6. С. 482–489. https://doi.org/10.15372/AOO20190611
  3. Калюжный И.Л., Лавров С.А., Решетников А.И., Парамонова Н.Н., Привалов В.И. Эмиссия метана на олиготрофном болотном массиве северо-запада России // Метеорология и Гидрология. 2009. № 1. С. 53–67.
  4. Киселев М.В., Дюкарев Е.А., Воропай Н.Н. Сезонно-мерзлый слой болот южно-таежной зоны Западной Сибири // Криосфера Земли. 2019. Т. XXIII. № 4. C. 3–15. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2019-4(3-15)
  5. Клепцова И.Е., Глаголев М.В., Филиппов И.В., Максютов Ш.Ш. Эмиссия метана из рямов и гряд средней тайги Западной Сибири // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2010. Т. 1. № 1. С. 66–76. https://doi.org/10.17816/edgcc1166-76
  6. Курьина И.В., Веретенникова Е.Э. Воздействие климатических изменений на развитие грядово-мочажинного комплекса в голоцене // Изв. РАН. Сер. геогр. 2015. № 2. С. 74–87.
  7. Наумов А.В. Дыхание почвы. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 208 с.
  8. Сабреков А.Ф., Глаголев М.В., Филиппов И.В., Казанцев В.С., Лапшина Е.Д., Мачида Т., Максютов Ш.Ш. Эмиссия метана из типичных болотных ландшафтов северной и средней тайги Западной Сибири: к “стандартной модели” ВС8 // Вестн. Моск. ун-та. Серия 17: Почвоведение. 2012. № 1. С. 50–59.
  9. Терентьева И.Е., Филиппов И.В., Сабреков А.Ф., Глаголев М.В., Курбатова Ю.А., Максютов Ш.Ш. Картографирование таежных болот Западной Сибири на основе дистанционной информации // Изв. РАН. Сер. геогр. 2020. Т. 84. № 6. С. 920–930. https://doi.org/10.31857/S2587556620060102
  10. Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Шипкова Г.В. Эмисия метана торфяными залежами верховых болот Псковской области // География и природные ресурсы. 2015. № 1. С. 88–97.
  11. Bohn T.J., Melton J.R., Ito A., et al. WETCHIMP-WSL: intercomparison of wetland methane emissions models over West Siberia // Biogeosci. 2015. № 11. P. 3321–3349. https://doi.org/10.5194/bg-12-3321-2015
  12. Brown M.G., Humphreys E.R., Moore T.R., Roulet N.T., Lafleur P.M. Evidence for a nonmonotonic relationship between ecosystem-scale peatland methane emissions and water table depth // J. Geophys. Res. Biogeosci. 2014. № 119. P. 826–835. https://doi.org/10.1002/2013JG002576.826-835
  13. Clymo R.S., Pearce D.M.E. Methane and carbon dioxide production in transport through and efflux from a peatland // Philos. Trans. R. Soc. London. 1995. № 350. P. 249–259.
  14. Ding W.X., Cai Z.C., Tsuruta H. Diurnal variation in methane emissions from the stands of Carex lasiocarpa and Deyeuxia angustifolia in a cool temperate freshwater marsh // Atmosph. Environ. 2004. № 38. P. 181–188. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2003.09.066
  15. Drollinger S., Maier A., Glatzel S. Interannual and seasonal variability in carbon dioxide and methane fluxes of a pine peat bog in the Eastern Alps, Austria // Agricult. Forest Meteorol. 2019. № 275. P. 69–78. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2019.05.015
  16. Duan X., Wang X., Mu Y., Ouyang Z. Seasonal and diurnal variations in methane emissions from Wuliangsu Lake in arid regions of China // Atm. Environ. 2005. № 39. P. 4479–4487. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.03.045
  17. Frenzel P., Karofeld E. CH4 emission from a hollow-ridge complex in a raised bog: the role of CH4 production and oxidation // Biogeochem. 2000. Vol. 51. P. 91–112.
  18. Glagolev M., Kleptsova I., Filippov I., Maksyutov S., MacHida T. Regional methane emission from West Siberia mire landscapes // Environ. Res. Let. 2011. Vol. 6. P. 045214. https://doi.org/10.1088/1748-9326/6/4/045214
  19. Greenup A.L., Bradford M.A., McNamara N.P., Ineson P., Lee J.A. The role of Eriophorum vaginatum in CH4 flux from an ombrotrophic peatland // Plant and Soil. 2000. Vol. 227. P. 265–272.
  20. Hommeltenberg J., Mauder M., Drösler M., Heidbach K., Werl P., Schmid H.P. Ecosystem scale methane fluxes in a natural temperate bog-pine forest in southern Germany // Agricult. Forest Meteorol. 2012. № 198–199. P. 273–284. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.08.017
  21. Joabsson A., Christensen T., Wallen B. Vascular plant controls on methane emissions from northern peatforming wetlands // Trends Ecol. Evol. 1999. № 14. P. 385–388.
  22. Juutinen S., Alm J., Larmola T., Saarnio S., Martikainen P.J., Silvola J. Stand-specific diurnal dynamics of CH4 fluxes in boreal lakes: Patterns and controls // J. Geophys. Res. 2004. № 109. D19313. https://doi.org/10.1029/2004JD004782
  23. Kim H.S., Maksyutov S., Glagolev M.V., Machida T., Patra P.K., Sudo K., Inoue G. Evaluation of methane emissions from West Siberian wetlands based on inverse modeling // Environ. Res. Let. 2011. № 6. P. 035201. https://doi.org/10.1088/1748-9326/6/3/035201
  24. Koch S., Jurasinski G., Koebsch F., Koch M., Glatzel S. Spatial Variability of Annual Estimates of Methane Emissions in a Phragmites Australis (Cav.) Trin. ex Steud. Dominated Restored Coastal Brackish Fen // Wetlands. 2014. № 34. P. 593–602. https://doi.org/10.1007/s13157-014-0528-z
  25. Korkiakoski M., Tuovinen J-P., Aurela M., Koskinen M., Minkkinen K., Ojanen P., Penttilä T., Rainne J., Laurila T., Lohila A. Methane exchange at the peatland forest floor — automatic chamber system exposes the dynamics of small fluxes // Biogeosci. 2017. № 14. P. 1947–1967. https://doi.org/10.5194/bg-14-1947-2017
  26. Korrensalo A., Mammarella I., Alekseychik P., Vesala T., Tuittila E.S. Plant mediated methane efflux from a boreal peatland complex // Plant Soil. 2022. № 471. P. 375–392.
  27. Lai D.Y.F., Moor T.R., Roulet N.T. Spatial and temporal variations of methane flux measured by antechambers in a temperate ombrotrophic peatland // J. Geophys. Res. Biogeosci. 2014. № 119. P. 864–880. https://doi.org/10.1002/2013JG002410
  28. Long K.D., Flanagan L.B., Cai T. Diurnal and seasonal variation in methane emissions in a northern Canadian peatland measured by eddy covariance // Glob. Change Biol. 2010. № 16. P. 2420–2435. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2009.02083.x
  29. Mikhaylov O.A., Miglovets M.N., Zagirova S.V. Vertical methane fluxes in mezooligotrophic boreal peatland in European Northeast Russia // Contemp. Probl. Ecol. 2015. Vol. 8. № 3. P. 368–375. https://doi.org/10.1134/S1995425515030099
  30. Mikkelä C., Sundh I., Svensson B.H., Nilsson M. Diurnal variation in methane emission in relation to the water table, soil temperature, climate and vegetation cover in a Swedish acid mire // Biogeochem. 1995. № 28. P. 93–114.
  31. Morin T.H., Bohrer G., Naor-Azrieli L., Mesi S., Kenny W.T., Mitsch W.J., Schäfer K.V.R. The seasonal and diurnal dynamics of methane flux at a created urban wetland // Ecol. Eng. 2014. № 72. P. 74–83. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.02.002
  32. Morrissey L.A., Zobel D.B., Livingston G.P. Significance of stomatal control on methane release from Carex-dominated wetlands // Chemosphere. 1993. № 26. P. 339–355.
  33. Nadeau D.F., Rousseau A.N., Coursolle C., Margolis H.A., Parlange M.B. Summer methane fluxes from a boreal bog in northern Quebec, Canada, using eddy covariance measurements // Atmos. Environ. 2013. № 81. P. 464–474. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.09.044
  34. Pavelka M., Acosta M., Kiese R., et al. Standardisation of chamber technique for CO2, N2O and CH4 fluxes measurements from terrestrial ecosystems // Int. Agrophys. 2018. № 32. P. 569–587. https://doi.org/10.1515/intag-2017-0045
  35. Peregon A., Maksyutov S., Yamagata Y. An image-based inventory of the spatial structure of West Siberian wetlands // Environ. Res. Let. 2009. Vol. 4. P. 045014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/4/045014
  36. Rinne J., Riutta T., Pihlatie M., Aurela M., Haapanala S., Tuovinen J.-P., Tuittila E.-S., Vesala T. Annual cycle of methane emission from a boreal fen measured by the eddy covariance technique // Tellus. 2007. № B 59. P. 449–457. https://doi.org/10.1111/j.1600-0889.2007.00261.x
  37. Rinne J., Tuittila E.S., Peltola O., Li X., Raivonen M., Alekseychik P., Haapanala S., Pihlatie M., Aurela M., Mammarella I., Vesala T. Temporal Variation of Ecosystem Scale Methane Emission From a Boreal Fen in Relation to Temperature, Water Table Position, and Carbon Dioxide Fluxes // Glob. Biogeoch. Cycles. 2017. № 32. P. 1087–1106. https://doi.org/10.1029/2017GB005747
  38. 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. Ecol. 1998. № 86. P. 261–268.
  39. Sabrekov A.F., Glagolev M.V., Kleptsova I.E., Machida T., Maksyutov S.S. Methane emission from bog complexes of the West Siberian taiga // Eurasian Soil Sci. 2013. Vol. 46–12. P. 1182–1193.
  40. Sabrekov A.F., Filippov I.V., Dyukarev E.A., Zarov E.A., Kaverin A.A., Glagolev M.V., Terentieva I.E., Lapshina E.D. Hot spots of methane emission in West Siberian middle taiga wetlands physically disturbed by petroleum extraction activities // Environ. Dynamics and Global Climate Change. 2022. Vol. 13. № 3. P. 142–155.
  41. Sabrekov A.F., Runkle B.R.K., Glagolev M.V., Kleptsova I.E., Maksyutov S.S. Seasonal variability as a source of uncertainty in the West Siberian regional CH4 flux upscaling // Iop: Environ. Res. Let. 2014. № 9. P. 045008. https://doi.org/10.1088/1748-9326/9/4/045008
  42. Sebacher D.J., Harriss R.C., Barlett K.B. Methane emissions to the atmosphere through aquatic plants // J. of Environ. Quality. 1985. № 14. P. 40–46.
  43. Shannon R.D., White J.R., Lawson J.E., Gilmour B.S. Methane efflux from emergent vegetation in peatlands // J. Ecol. 1996. № 84. P. 239–246.
  44. Terentieva I.E., Glagolev M.V., Lapshina E.D., Sabrekov A.F., Maksyutov S. Mapping of West Siberian taiga wetland complexes using Landsat imagery: implications for methane emissions // Biogeosciences. 2016. Vol. 13. Р. 4615–4626.
  45. Thomas K.L., Benstead J., Davies K.L., Lloyd D. Role of wetland plants in the diurnal control of CH4 and CO2 fluxes in peat // Soil Biol. Biochem. 1996. № 28. P. 17–23. https://doi.org/10.1016/0038-0717(95)00103-4
  46. Veretennikova E.E., Dyukarev E.A. Comparison of methane fluxes of open and forested bogs of the southern taiga zone of Western Siberia // Boreal Environ. Res. 2021. № 26. Р. 43–59.
  47. Whiting G.J., Chanton J.P. Plant-dependent CH4 emission in a subarctic Canadian fen // Global Biogeochem. Cycles. 1992. № 6. P. 225–231.
  48. Whiting G.J., Chanton J.P. Control of the diurnal pattern of methane emission from emergent aquatic macrophytes by gas transport mechanisms // Aquat. Bot. 1996. № 54. Р. 237–253. https://doi.org/10.1016/0304-3770(96)01048-0
  49. Yvon-Durocher G., Allen A.P., Bastviken D., Conrad R., Gudasz C., St-Pierre A., Thanh-Duc N., del Giorgio P.A. Methane fluxes show consistent temperature dependence across microbial to ecosystem scales // Nature. 2014. № 507. Р. 488–491. https://doi. org/10.1038/nature13164

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

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».