CC BY
1
f*'- научный электронный журнал
\£у ПРИНЦИПЫ экологии
пггроздяалсшй готлАРстерыный
vi 1ив:рситст
о
http://ecopri.ru
http://petrsu.ru
УДК УДК 574.42
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КРАТКОСРОЧНОЙ ДИНАМИКИ И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПУЛОВ И ПОТОКОВ УГЛЕРОДА В УСЛОВИЯХ ЭКОСИСТЕМ ПОЙМЫ РЕКИ СЕЙМ (НА ПРИМЕРЕ КУРСКОЙ
ОБЛАСТИ)
НЕВЕДРОВ Николай Петрович
кандидат биологических наук, Курский государственный университет, ул. Радищева, 33, Курск, 305000, Российская Федерация, [email protected]
ПРОТАСОВА кандидат биологических наук, Курский государственный универси-
Мар а Вк оро а тет, ул. Радищева, 33, Курск, 305000, Российская Федерация, mar. " " [email protected]
Ключевые слова:
почвенная эмиссия СО2 аллювиальные почвы прирусловая часть поймы реки срединная часть поймы реки
корневое и микробное дыхание
углерод фитомассы запас углерода в почве
Аннотация: Оценка пулов и потоков углерода в условиях экосистем различного типа и масштаба повышает надежность национальной и глобальной оценки нетто-стока и нетто-поглощения углерода, а также уточняет возможность применения тех или иных технологий управления углеродным балансом. Цель работы заключается в исследовании краткосрочной динамики и пространственной изменчивости эмиссии углерода с поверхности аллювиальных темногумусовых почв и секвестрации углерода в травянистой растительности в условиях поймы реки Сейм. Приводятся данные об эколого-функциональном состоянии почвенно-растительного покрова в различных элементах поймы реки Сейм. В исследуемых участках поймы почвенный пул углерода характеризуется высокой пространственной изменчивостью, обусловленной локальными особенностями мезорельефа, динамикой русловых процессов и видовым разнообразием травянистой растительности, тогда как пул углерода фитомассы слабо варьирует в пространстве. Скорости эмиссии СО2 с поверхности аллювиальных темногумусовых почв в последней декаде июня - первой декаде июля могут варьировать в достаточно широких пределах - от 9.6 до 28.7 г СО2 м-2 сут-1. В летние месяцы (июнь и июль) экосистемы поймы реки Сейм с контрастными эдафическими, биоценотическими, орографическими и гидрологическими условиями являются устойчивым стоком углерода, в которых разница между секвестрацией СО2 и его эмиссией в атмосферу колеблется в пределах 7.5 ± 0.8 - 10.8 ± 0.7 г СО2 м-2 сут-1.
© Петрозаводский государственный университет Получена: 18 октября 2024 года Подписана к печати: 23 декабря 2024 года
Введение
Процессы выделения и секвестрации углерода в условиях повышенной вариабельности экологических факторов внутри отдельно взятого ландшафта весьма изменчивы как во времени, так и в пространстве (Бобрик, 2011; Гальченко и др., 2008; Гарьку-ша и др., 2011; Глаголев и др., 2014; Новиков и др., 2007; Ва^, 1996).
Пойменные ландшафты характеризуются повышенной вариабельностью орографических, гидротермических, эдафических и фи-тоценотических условий, которые обусловливают изменчивость углеродного цикла. Исследование процессов временной и пространственной изменчивости пулов и потоков углерода в пойменных ландшафтах различных биомов позволит не только уточнить их вклад в эмиссию и поглощение парниковых газов, но и определить возможность их использования в целях регулирования изменений климата (Федоров и др., 2021; Миль-хеев, 2023; Кудеяров, 2015; Курганова, 2010; Курганова и др., 2019).
Регионально-типологические особенности хозяйственного использования пойменных ландшафтов во многом предопределяют изменчивость углеродного цикла в них. На территории Курской области пойменный тип местности занимает площадь 4283.3 км2, что составляет 14.3 % территории региона. В большей своей части пойменные ландшафты Курской области обладают вы-
соким природным потенциалом, хорошей влагообеспеченностью, высокой степенью сохранности естественных природных комплексов (лугов и лесов) и высокой степенью саморегуляции. Около 50 % пойменных ландшафтов относятся к эколого-стабили-зирующим угодьям. Тем не менее весомая доля пойменных ландшафтов региона также подвержена антропогенной трансформации, вызванной распашкой пойм, размещением населенных пунктов, интенсивным выпасом скота, химическим загрязнением (Горохова, Михно, 2011; Федоров и др., 2021).
Луговые экосистемы речных пойм обладают достаточно высокой продуктивностью и способны запасать значительное количество органического углерода. Контроль и регулирование антропогенной нагрузки на пойменные ландшафты позволит им функционировать в качестве устойчивого стока углерода (Федоров и др., 2021; Мильхеева, 2011; Tang et al., 2020).
Цель работы - экологическая оценка эмиссии С-СО2 с поверхности темногуму-совых аллювиальных почв и секвестрации углерода в травянистой растительности в условиях поймы реки Сейм.
Материалы
Объектом исследования являются луговые экосистемы поймы реки Сейм в районе села Малютино Курчатовского района Курской области (рис. 1).
Рис. 1. Географическое положение участков исследования: крестики - срединная часть поймы, галочки
- прирусловая часть поймы (screenshot Яндекс-карты) Fig. 2. Geographical location of the study areas: crosses - middle part of the floodplain, check marks -riverbed part of the floodplain (screenshot Yandex map)
Ключевые участки почвенного экологического мониторинга локализовались в более гидроморфной прирусловой части поймы, а также в геоморфологически возвышенной и, соответственно, менее гидроморфной срединной части поймы. Исследования проводились в 2024 г. В каждом исследуемом элементе поймы закладывалось по пять репрезентативных участков, на которых оценивалось функционально-экологическое состояние почвенного и растительного пулов углерода.
Методы
Почвенный покров исследовали профильным методом. Физические, физико-химические и химические свойства почв определялись с использованием общепринятых методик и оборудования: окраска - по Mansell, гранулометрический состав - методом шнура, плотность сложения - пенетрометром Wile Soil, рНН20 - согласно ГОСТ 26423-85, содержание органического вещества - ГОСТ 26213-2021.
Скорость почвенных потоков СО2 оценивали in situ камерным методом с использованием инфракрасного газоанализатора в последнюю декаду июня и первую декаду июля (ежедневно в пятикратной повторно-сти на каждом участке). Площадь ограничительного пластикового кольца, врезанного в почву, - 314 см2, объем закрытой измерительной камеры для замеров потоков - 6200 см3, камера оснащена инфракрасным газоанализатором модели AZ 7752. Температуру почв измеряли термометром Checktemp HI98501, влажность почв - почвенным влагомером МГ-44 (Nevedrov et al., 2021). Проводилось также раздельное определение корневого и микробного дыхания с одновременным использованием трех стандартных методов: извлечения корней, интеграции компонентов, субстрат-индуцированно-го дыхания (СИД), описанных в (Неведров и др., 2024).
Определение скорости микробного и корневого дыхания проводилось в пятикратной повторности в течение трех суток при ясной погоде в интервале времени с 9:00 до 13:00. Скорость корневого и микробного дыхания, а также скорость эмиссии СО2 выражали в г СО2 м-2 сут-1.
Биомассу и флористический состав исследовали трансектным методом. Отбор образцов биомассы растений осуществлялся в третьей декаде июня в десятикратной повторности для каждого элемента исследуе-
мой поймы р. Сейм. Площадь отбора фито-массы для каждой повторности составляла 0.5 м2.
Оценку экосистемного дыхания проводили с использованием прозрачной акриловой герметичной камеры объемом 0.25
3 w
м3, оснащенной четырьмя разнонаправленными вентиляторами с электрическим приводом (для перемешивания воздуха внутри), датчиками температуры и влажности и инфракрасным газоанализатором. Камера при помощи лопатки врезалась в почву на глубину 3-5 см. Растительный покров не повреждался. Замеры проводили параллельно с замерами почвенного дыхания. Время экспозиции камеры при замерах составляло 5 минут.
Запасы углерода в почвенном пуле и пуле фитомассы оценивали согласно (Методические указания..., 2017).
Статистическая обработка данных проводилась с применением средств пакета анализа прикладных программ Microsoft Office 2010 (Microsoft Excel).
Результаты
Исследование растительного покрова участков поймы позволило установить различия в видовом составе прирусловой и срединной частей поймы реки Сейм. В более низкой прирусловой пойме основу травостоя составляли Carex praecox, Elytrigia repens, Poa angustifolia, Lotus corniculatus, Rumex acetosa, Artemisia vulgaris, Medicago lupulina, Trifolium pratense, Trifolium repens. Возвышенные участки срединной поймы были представлены мелкотравной типчако-вой растительностью. Здесь в травостое преобладали Festicula valesiaca, Festicula rubra, Poa angustifololia, Sedum acre, Potentilla argentea, Trifolium pratense, Agrostis tenuis, Plantago media, Elytrigia repens, Galium mollugo, Galium verum, Convolvulus arvensis (Полуянов, 2005).
Рассчитанный индекс разнообразия Симпсона (D) позволил установить, что видовое разнообразие срединной части поймы (D = 8.86) было несколько выше, чем видовое разнообразие прирусловой поймы (D = 6.51).
По результатам проведенной почвенной съемки на исследуемых участках прирусловой и срединной поймы были диагностированы аллювиальные темногумусовые почвы (Eutric Fluvisols), имеющие различия в морфологических, физических и химических свойствах (рис. 2, табл. 1).
Рис. 1. Географическое положение участков исследования: крестики - срединная часть поймы, галочки
- прирусловая часть поймы (screenshot Яндекс-карты) Fig. 2. Geographical location of the study areas: crosses - middle part of the floodplain, check marks -riverbed part of the floodplain (screenshot Yandex map)
Аллювиальная темногумусовая средне-суглинистая почва срединной части поймы имела следующие морфологические свойства:
Ао (0-5 см) - 10YR 2/2, дернина обильно пронизана корнями растений, влажноватая, рыхлая, переход четкий по плотности и количеству неразложившейся мортмассы;
AU (6-40 см) - 10YR 3/2, свежий, плотный, порошисто-зернистая, среднесуглинистый, обильно пронизан корнями и ходами роющей мезофауны, встречаются карбонатные новообразования в виде белоглазки и редко журавчиков (вскипают от 10 % HCl), переход постепенный по окраске, структуре и механическому составу;
С (41-110 см) - основная окраска горизонта - 10YR 4/3, дополнительная - в слое на глу-
бине 65-74 см (слой белесого отмытого кварцевого песка с вкраплениями железистых примазок) - 10YR 6/4, верхняя часть горизонта имеет гумусовые затеки в виде вертикальных тяжей 5-8 см толщиной до 1 см, супесчаный, бесструктурный, железистые примазки - обильно, раковины моллюсков.
Репрезентативный разрез аллювиальной темногумусовой глеевой среднесуглинистой почвы прирусловой части поймы имел следующее строение профиля:
Ао (0-3 см) - 10YR 3/2, дернина обильно пронизана корнями растений, влажноватая, рыхлая, переход четкий по плотности и количеству неразложившейся мортмассы;
Аи (4-63 см) - 10YR 3/2, влажный, плотный, среднесуглинистый, мелкоореховатая, нижняя часть мелко-призматическая, рако-
вины брюхоногих и двустворчатых моллюсков, корни, ходы червей (мало), железистые примазки, умеренно вскипает от 10 % HCl с глубины 30 см. На глубине 40-42 см слой очень плотного песка белесых тонов 10YR 5/3, влажный, плотный, бесструктурный, с железистыми примазками, супесчаный. В нижней части горизонта наблюдаются пленки оглеения на поверхностях структурных от-дельностей, переход постепенный по окраске и плотности;
СG (64-120 см) - CLEY 1 2,5/10, свежий, легкосуглинистый, крупноореховатая, обильно раковины молюсков, иногда корни, железистые примазки 2 х 2 см очень обильно.
Синлитогенный характер почвообразования в условиях поймы реки, сопровождающийся регулярными и спорадическими разливами рек с отложением различного по дисперсии аллювия, обусловливает имеющуюся слоистость почв по механическому составу (см. табл. 1).
Таблица 1. Физические, химические и физико-химические свойства аллювиальных почв в условиях
исследуемых ключевых участков поймы реки Сейм
Горизонт (мощность слоя, см) Гранулометрический состав Плотность, г/ см3 Органическое вещество, % рН(Н2О) Eh, мВ
Срединная часть поймы р. Сейм аллювиальная темногумусовая среднесуглинистая почва
AU (15) Средний суглинок 1.1 ± 0.1 3.2 ± 0.2 7.1 ± 0.1 350 ± 11
AU (25) Средний суглинок 1.1 ± 0.1 4.1 ± 0.3 7.5 ± 0.1 317 ± 7
C (20) Супесчаный 0.9 ± 0.1 1.2 ± 0.1 7.6 ± 0.2 283 ± 14
C (9) Песчаный 0.8 ± 0.1 0.6 ± 0.1 7.6 ± 0.2 275 ± 10
C (36) Супесчаный 1.0 ± 0.2 0.6 ± 0.2 7.7 ± 0.1 274 ± 12
Прирусловая часть поймы р. Сейм аллювиальная темногумусовая глеевая среднесуглинистая почва
AU (37) Средний суглинок 1.1 ± 0.2 1.6 ± 0.2 7.2 ± 0.2 305 ± 10
AU (2) Песчаный 1.0 ± 0.1 0.6 ± 0.1 7.6 ± 0.1 244 ± 9
AU (21) Средний суглинок 1.0 ± 0.1 0.9 ± 0.1 7.8 ± 0.2 268 ± 12
CG (56) Легкий суглинок 0.8 ± 0.1 1.3 ± 0.2 7.5 ± 0.1 288 ± 16
Показатель плотности сложения почв находился в зависимости от гранулометрического состава и достигал более высоких значений (1.1 г/см3) в среднесуглинистых горизонтах и их слоях.
По содержанию органического вещества исследуемые почвы относились к группировкам с низким (2-4 %) и малым (1-2 %) содержанием. Оба рассматриваемых профиля не имели убывающего к низу профиля характера распределения, что характерно для почв аллювиального ряда. В аллювиальной темногумусовой глеевой почве на глубине 100 см содержание гумусу составляло 1.3 %.
Реакция среды в исследуемых почвах нейтральная или слабощелочная. Отмечалось четко выраженное уменьшение значений водородного показателя к низу профиля, что обусловлено насыщенностью основаниями нижних горизонтов (см. табл. 1).
По показателю Eh в верхних горизонтах аллювиальных почв диагностированы слабовосстановительные условия, а в нижних - умеренно восстановительные. Стоит отметить, что для почв прирусловой поймы были характерны более низкие значения показателя Е^ что подтверждает наличие более
гидроморфных условий почвообразования, чем в геоморфологически более высоких участках срединной части поймы. Однако в горизонтах С и СС исследуемых почв значения показателя Eh статистически не различались и колебались в диапазоне 274-288 мВ (см. табл. 1).
Скорость потоков диоксида углерода с поверхности почв ключевых участков поймы характеризовалась как пространственной изменчивостью, так и временной динамикой. Колебания показателя за относительно короткий период (7 суток) составляли от 9.6 до 26.0 г СО2 м-2 сут-1 с поверхности почв срединной поймы и от 13.3 до 28.7 г СО2 м-2 сут-1 - прирусловой поймы, что обусловлено как контрастностью климатических условий в данный период (осадки и переменная облачность), так и разностью почвенных условий в различных элементах поймы. Средние значения эмиссии СО_ с поверхности иссле-
7 V
суток в притеррасной и срединной пойме статистически не различались, хотя в отдельно взятые дни существенные различия между ними все-таки наблюдались (рис. 3).
Рис. 3. Краткосрочная динамика эмиссии СО2 с поверхности аллювиальных темногумусовых почв поймы р. Сейм (1 - срединная пойма, 2 - прирусловая пойма) Fig. 3. Short-term dynamics of CO2 emissions from the surface of alluvial dark humus soils of the Seim River floodplain (1 - middle floodplain, 2 - riverine floodplain)
Такие различия объясняются скоростью изменения гидротермических условий в разных частях поймы. Например, в геоморфологически более низких участках поймы более значительно был выражен гидромор-физм почв; возвышенности, как правило, лучше дренированы и почвы здесь стреми-
тельнее теряют влагу.
Вклад микробного дыхания в общий поток диоксида углерода с поверхности почв на исследуемых участках составлял от 67.6 до 72.5 % (табл. 2), что является вполне характерным для почв пойменных экосистем (Федоров и др., 2021).
Таблица 2. Вклад автотрофного и гетеротрофного дыхания в общий поток СО2 с поверхности аллювиальных темногумусовых почв поймы р. Сейм, измеренный методами раздельного и совместного определения
Срединная пойма Прирусловая пойма
Метод определения вклад корневого дыхания, % вклад микробного дыхания, % вклад корневого дыхания, % вклад микробного дыхания, %
Метод извлечения корней 28.4 71.6 32.4 67.6
Метод интеграции компонентов 29.8 70.2 30.8 69.2
Метод СИД 27.5 72.5 31.5 68.5
Вклад корневого компонента почвенного дыхания в общий поток СО2 из исследуемых почв прирусловой и срединной поймы различался незначительно. Это можно объяснить незначительными различиями в показателях сырой и сухой массы растений. В срединной пойме показатель сухой массы растений составлял 575.2 ± 48.0 г/м2, а в прирусловой - 585.7 ± 60.2 г/м2 при относительной влажности биомассы 52 % и 60 % соответственно.
Запасы углерода в метровой толще почв притеррасной части поймы р. Сейм составляли 83.2 ± 6.4 т/га и были на 32.7 % меньше,
чем в метровой толще более автоморфных почв срединной части поймы (123.6 т/га). Разница между запасами углерода, сформированными исключительно в темногумусовых горизонтах (Аи) исследуемых почв, была еще более значительной и достигала 48.5 % (96.0 т/га в почве срединной поймы и 49.4 т/га в почве прирусловой поймы). В свою очередь, запасы органического углерода в пуле фитомассы травянистых растений на исследуемых участках срединной и прирусловой поймы не имели статистически значимых различий и составляли 22.5 и 22.9 т/га соответственно.
Полученные экспериментальные данные об экосистемных потоках СО2 в условиях прирусловой и срединной частей поймы р. Сейм свидетельствовали о преобладании секвестрации СО2 над экосистемной эмиссией СО2 в атмосферу. В исследуемый период (июнь - июль) в дневное время экосистемы притеррасной и прирусловой пойм являлись устойчивым стоком углерода. Разница между секвестрацией СО2 и его эмиссией в исследуемых экосистемах срединной поймы составляла 7.5 ± 0.8 г СО2 м-2 сут-1, в то время как в прирусловой части поймы она достигала 10.8 ± 0.7 г СО2 м-2 сут-1.
Обсуждение
Полученные значения корневого и микробного дыхания в условиях темногумусо-вых среднесуглинистых глееватых почв по всем трем методам определения практически не различались в пределах одного элемента поймы. В то время как полученные ранее данные о вкладе источников почвенного дыхания в общий почвенный поток СО2 с поверхности легких альфегумусовых почв (подзолы иллювиально-железистые песчаные) в лесных экосистемах надпойменных террас р. Сейм сильно разнились и зависели от метода исследования (Неведров и др., 2024). Это можно объяснить разницей фенологического состояния, различиями в биомассе корневых систем растений и особенностями пространственного распределения корней в почве. В луговых фитоценозах выше биологическое разнообразие, корни травянистых растений в поверхностном слое распределяются более равномерно, формируя более значительные по объему и площади ризосферу и ризоплан (Артамонова, По-татуркина-Нестерова, 2013).
Экологические условия (водно-воздушный режим почв) в более автоморфных тем-ногумусовых аллювиальных почвах высоких участков срединной поймы способствовали более интенсивному гумусообразованию и накоплению углерода в почвенном профиле, чем в темногумусовых аллювиальных гле-евых почвах поймы с контрастно выражен-
ными гидроморфными условиями почвообразования. Таким образом, можно констатировать, что аллювиальные почвы поймы р. Сейм имеют повышенную пространственную вариабельность в накоплении углерода, которая преимущественно контролируется геоморфологическими и гидрографическими факторами.
Стоит отметить, что для оценки влияния формируемой биомассы фитоценозами исследуемых участков поймы на накопление углерода в почвах необходимо владеть данными сезонной динамики показателя биопродуктивности, который может отличаться ввиду установленных различий в биологическом разнообразии исследуемых участков поймы (Ермакова, Сугоркина, 2000).
Превалирование показателя секвестра-ционной активности фитоценозов прирусловой поймы над фитоценозами срединной поймы можно объяснить разницей в фотосинтетической активности, обусловленной спецификой видового состава.
Заключение
В исследуемых участках поймы реки Сейм почвенный пул углерода характеризовался высокой пространственной изменчивостью, обусловленной локальными особенностями мезорельефа, динамикой русловых процессов и видовым разнообразием травянистой растительности, тогда как пул углерода фи-томассы слабо варьировал в пространстве. Аллювиальные темногумусовые глеевые почвы обладают сравнительно меньшим запасом углерода (на 32.7-48.5 % меньше), чем аллювиальные темногумусовые почвы. При относительно равных значениях скорости почвенной эмиссии СО2 растительные сообщества более низких участков прирусловой поймы поглощали на 3.3 г м-2 сут-1 больше атмосферного СО_, чем растительность срединной поймы. В светлое время суток в конце июня - начале июля исследуемые экосистемы поймы реки Сейм с контрастными эдафическими, биоценотическими, орографическими и гидрологическими условиями являлись стоком углерода.
Библиография
Артамонова М. Н., Потатуркина-Нестерова Н. И. Характеристика микробного сообщества ризосферы и ризопланы Cucurbita pepo L. // Фундаментальные исследования. 2013. № 10-14. С. 3067-3070. URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32960 (дата обращения: 25.09.2024).
Бобрик А. А. Продукция углекислого газа почвами северных экосистем Западной Сибири // Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов: Материалы Всерос. науч. конф. «XIV Докуча-евские молодежные чтения» / Под ред. акад. Б. Ф. Апарина. СПб: Изд. дом С.-Петербургского гос. ун-та, 2011. С. 293-294.
Гальченко В. Ф., Дулов Л. Е., Крамер Б., Конова Н. И., Барышева С. В. Биогеохимические процессы цикла метана в почвах, болотах и озерах Западной Сибири // Микробиология. 2008. № 2. С. 215-225.
Гарькуша Д. Н., Фёдоров Ю. А., Тамбиева Н. С. Эмиссия метана из почв Ростовской области // Аридные экосистемы. 2011. Т. 17, № 4 (49). С. 44-52. DOI: 10.1134/s2079096111040056
Глаголев М. В., Сабреков А. Ф. Ответ А. В. Смагину: II. Углеродный баланс России // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2014. Т. 5, № 2. С. 50-70.
Горохова Е. А., Михно В. Б. Современная структура и трансформация ландшафтов Курской области // Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология. 2011. № 2. С. 17-25.
Ермакова И. М., Сугоркина Н. С. Мониторинг луговой растительности в пойме реки Угры // Ботанический журнал. 2000. Т. 85, № 12. С. 50-59.
Кудеяров В. Н. Современное состояние углеродного баланса и предельная способность почв к поглощению углерода на территории России // Почвоведение. 2015. № 9. С. 1049-1060. DOI: 10.7868/S0032180X15090087
Курганова И. Н. Эмиссия и баланс диоксида углерода в наземных экосистемах России : Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М., 2010. 50 с.
Курганова И. Н., Лопес де Гереню В. О., Жиенгалиев А. Т., Кудеяров В. Н. Углеродный бюджет степных экосистем России // Доклады Академии наук. 2019. № 6. С. 732-735. DOI: 10.31857/ s0869-56524856732-735
Методические указания по количественному определению объема поглощения парниковых газов . Утверждены распоряжением Минприроды России от 30.06.2017 № 20-р. URL: https://docs. cntd.ru/document/456079177?ysclid=m4ib4ayb8t817393853 (дата обращения: 10.10.2024).
Мильхеев Е. Ю. Сезонная динамика эмиссии СО2 из аллювиальных луговых почв дельты р. Селенги // Природа Внутренней Азии. 2023. № 4 (26). С. 41-47. DOI: 10.18101/2542-0623-2023-4-41-47
Неведров Н. П., Протасова М. В., Довидович Е. Д., Кузнецова Е. А., Байдак Е. А. Экологическая оценка вклада дыхания корней растений и почвенной микробиоты в потоки CO2 из подзолов и дер-ново-подзолов песчаных в надпойменных террасах реки Сейм // АгроЭкоИнфо: Электронный научно-производственный журнал. 2022. № 4. URL: http://agroecoinfo.ru/STATYI/2022/4/ st_407.pdf (дата обращения: 10.10.2024).
Новиков Н. Н., Степанов А. Л., Поздняков А. И., Лебедева Е. В. Сезонная динамика эмиссии СО2, СН4, N20 и NO из торфяных почв поймы р. Яхрома // Почвоведение. 2007. № 7. С. 867-874.
Полуянов А. В. Флора Курской области . Курск: Изд-во КГУ, 2005. 264 с.
Федоров Ю. А., Сухоруков В. В., Трубник Р. Г. Аналитический обзор: эмиссия и поглощение парниковых газов почвами. Экологические проблемы // Антропогенная трансформация природной среды. 2021. Т. 7, № 1. С. 6-33.
Batjes N. H. Total carbon and nitrogen in the soils of the world // European Journal of Soil Science. 1996. № 47. P. 151-163.
Nevedrov N. P. Sarzhanov D. A., Protsenko E. P., Vasenev I. I. Seasonal Dynamics of С02 Emission from Soils of Kursk // Eurasian Soil Science. 2021. Vol. 54, № 1. P. 80-88.
Tang X., Du J., Shi Y. et al. Global Patterns of Soil Heterotrophic Respiration - A Metaanalysis of Available Dataset // Catena. 2020. Vol. 191. P. 104574.
ECOLOGICAL ASSESSMENT OF SHORT-
TERM DYNAMICS AND SPATIAL VARIABILITY OF CARBON POOLS AND FLUXES IN THE CONDITIONS OF THE SEIM RIVER FLOODPLAIN ECOSYSTEMS (ON THE EXAMPLE OF KURSK REGION)
NEVEDROV Nikolai Petrovich
Ph.D., Kursk State University, 33 Radishcheva St. Kursk 305000 Russian Federation, [email protected]
PROTASOVA Ph.D., Kursk State University, 33 Radishcheva St. Kursk 305000 Russian
Marina Victorovna Federation, [email protected]
Keywords:
soil CO2 emission fluvisols
riverbed part of the floodplain middle part of river floodplain root and microbial respiration phytomass carbon carbon stock in soil
Summary: The assessment of carbon pools and fluxes in ecosystems of different types and scales increases the reliability of national and global assessments of net carbon inflow and net carbon absorption, and clarifies the possibility of using certain carbon balance management technologies. The aim of the work is to study the short-term dynamics and spatial variability of carbon emissions from the surface of alluvial dark humus soils (Eutric Fluvisols) and carbon sequestration in grassy vegetation in the Seim River floodplain. The paper presents the data on the ecological and functional state of the soil and vegetation cover in various elements of the Seim River floodplain. In the studied areas of the floodplain, the soil carbon pool is characterized by high spatial variability due to local features of the mesorelief, dynamics of fiver bed evolution and the species diversity of herbaceous vegetation, while the carbon pool of phytomass varies slightly in space. The rates of CO2 emission from the surface of alluvial dark humus soils (fluvisols) in the last decade of June -the first decade of July can vary quite widely - from 9.6 to 28.7 g CO2 m-2 day-1. In the summer months (June and July), the ecosystems of the Seim River floodplain with contrasting edaphic, biocenotic, orographic and hydrological conditions are a stable carbon sink, in which the difference between CO2 sequestration and its emission into the atmosphere ranges from 7.5 ± 0.8 to 10.8 ± 0.7 g CO2 m-2 day-1.
Received on: 18 October 2024 Published on: 23 December 2024
References
Artamonova M. N. Nesterova N. I. Characteriistics of the rhizosphere and rhizoplane microbial community of Cucurbita pepo L., Fundamental'nye issledovaniya. 2013. No. 10-14. P. 3067-3070. URL: https:// fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32960 (data obrascheniya: 25.09.2024).
Batjes N. H. Total carbon and nitrogen in the soils of the world, European Journal of Soil Science. 1996. No. 47. P. 151-163.
Bobrik A. A. Carbon dioxide production by soils of northern ecosystems of Western Siberia, Pochvy v usloviyah prirodnyh i antropogennyh stressov: Materialy Vserop. nauch. konf. «XIV Dokuchaevskie molodezhnye chteniya», Pod red. akad. B. F. Aparina. SPb: Izd. dom S, Peterburgskogo gop. un-ta, 2011. P. 293-294.
Ermakova I. M. Sugorkina N. S. Monitoring of meadow vegetation in the floodplain of the Ugra River, Botanicheskiy zhurnal. 2000. T. 85, No. 12. P. 50-59.
Fedorov Yu. A. Suhorukov V. V. Trubnik R. G. Analytical review: emission and absorption of greenhouse gases by soils. Environmental concerns, Antropogennaya transformaciya prirodnoy sredy. 2021. T. 7, No. 1. P. 6-33.
Gal'chenko V. F. Dulov L. E. Kramer B. Konova N. I. Barysheva S. V. Biogeochemical processes of methane
cycle in soils, swamps and lakes of Western Siberia, Mikrobiologiya. 2008. No. 2. P. 215-225.
Gar'kusha D. N. Tambieva N. S. Methane emission from soils of the Rostov region, Aridnye ekosistemy. 2011. T. 17, No. 4 (49). P. 44-52. DOI: 10.1134/s2079096111040056
Glagolev M. V. Sabrekov A. F. Otvet A. V. II. Answer to A.V. Smagin: II. Russia's carbon balance, Dinamika okruzhayuschey sredy i global'nye izmeneniya klimata. 2014. T. 5, No. 2. P. 50-70.
Gorohova E. A. Mihno V. B. The modern structure and transformation of the landscapes of the Kursk region, Vestnik VGU. Seriya: Geografiya. Geoekologiya. 2011. No. 2. P. 17-25.
Kudeyarov V. N. The current state of the carbon balance and the marginal ability of soils to absorb carbon in Russia, Pochvovedenie. 2015. No. 9. P. 1049-1060. DOI: 10.7868/S0032180X15090087
Kurganova I. N. Gerenyu V. O. Zhiengaliev A. T. Kudeyarov V. N. Carbon budget of steppe ecosystems of Russia, Doklady Akademii nauk. 2019. No. 6. P. 732-735. DOI: 10.31857/s0869-56524856732-735
Kurganova I. N. Carbon dioxide emission and balance in terrestrial ecosystems of Russia: Avtoref. dip. ... d-ra biol. nauk. M., 2010. 50 p.
Methodological guidelines for quantifying the volume of greenhouse gas uptake. Utverzhdeny rasporyazheniem Minprirody Rossii ot 30.06.2017 No. 20-r. URL: https://docs.cntd.ru/document/ 456079177?ysclid=m4ib4ayb8t817393853 (data obrascheniya: 10.10.2024).
Mil'heev E. Yu. Seasonal dynamics of CO2 emissions from alluvial meadow soils of the Selenga River delta, Priroda Vnutrenney Azii. 2023. No. 4 (26). P. 41-47. DOI: 10.18101/2542-0623-2023-4-41-47
Nevedrov N. P. Protasova M. V. Dovidovich E. D. Kuznecova E. A. Baydak E. A. Environmental assessment of the contribution of plant root respiration and soil microbiota to CO2 fluxes from sand podzols and sod podzols in the floodplain terraces of the Seim River, AgroEkoInfo: Elektronnyy nauchno-proizvodstvennyy zhurnal. 2022. No. 4. URL: http://agroecoinfo.ru/STATYI/2022/4/st_407.pdf (data obrascheniya: 10.10.2024).
Nevedrov N. P. Sarzhanov D. A., Protsenko E. P., Vasenev I. I. Seasonal Dynamics of SO2 Emission from Soils of Kursk , Eurasian Soil Science. 2021. Vol. 54, No. 1. P. 80-88.
Novikov N. N. Stepanov A. L. Pozdnyakov A. I. Lebedeva E. V. Seasonal dynamics of CO2, CH4, N2O, and NO emmissions from peat soils of the Yakhroma river floodplain, Pochvovedenie. 2007. No. 7. P. 867-874.
Poluyanov A. V. Flora of the Kursk region. Kursk: Izd-vo KGU, 2005. 264 p.
Tang X., Du J., Shi Y. et al. Global Patterns of Soil Heterotrophic Respiration - A Metaanalysis of Available Dataset, Catena. 2020. Vol. 191. P. 104574.
