CC BY
0DOI: 10.31509/2658-607x-202474-158 УДК 574.4
СОСТАВ АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЙ И ПОЧВЕННЫХ ВОД В СМЕШАННОМ ЛЕСУ ПРИОКСКО-ТЕРРАСНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЗАПОВЕДНИКА
© 2024 А. К. Ходжаева1*, Д. В. Сапронов1, В. О. Лопес де Гереню1, Н. Б. Зинякова1, Д. А. Хорошаев1, И. Н. Курганова1, В. А. Аблеева2
1Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН - обособленное подразделение ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный
центр биологических исследований РАН» Россия, 142290, Пущино, Московская обл., ул. Институтская, 2
2Федеральное государственное бюджетное учреждение «Приокско-Террасный государственный природный биосферный заповедник им. М. А. Заблоцкого» Россия, 142200, Московская область, городской округ Серпухов, местечко Данки
*E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 14.10.2024 г. После рецензирования: 16.11.2024 Принята к печати: 18.12.2024
В работе представлены результаты анализа состава атмосферных выпадений и почвенных вод за весенне-летний период 2024 г. на площадках смешанного леса Приокско-Террасного государственного заповедника (ПТГЗ). Обнаружено значительное варьирование анализируемых показателей атмосферных выпадений и почвенных вод. Вынос растворенного органического углерода с почвенными водами, за весенне-летний период, преобладал над поступлением с атмосферными выпадениями. Вынос углерода из верхнего 10-ти сантиметрового почвенного слоя за весенне-летний период на площадке лесного участка составил 0.3% от его запасов, на площадке открытого (лугового) участка потери углерода с почвенными возами достигли 0.6%. Вынос углерода из верхнего 20-ти сантиметрового почвенного слоя за весенне-летний период составил 0.1 и 0.2% от запасов углерода в этом слое на площадках лесного и открытого участков, соответственно. Полученные результаты подчеркивают важность мониторинга атмосферных осадков и почвенных вод для оценки углеродного баланса в лесных экосистемах.
Ключевые слова: смешанный лес, дерново-подбур, Entic Umbric Podzol (Arenic), атмосферные выпадения, почвенные воды, растворенный органический углерод, растворенный общий азот
Растворенное органическое вещество (РОВ) в почвах играет важную роль в биогеохимических циклах углерода, азота, фосфора и других элементов (Kalbitz et al., 2000; Arisci et al., 2012). Основными источниками РОВ в лесных почвах являются свежий опад, подстилка, почвенное органическое вещество, корневые выделения, атмосферные и прошедшие сквозь кроны выпадения (Kalbitz et al., 2000; Bolan et al., 2011; Schulze et al., 2011). Оценка поступления органического вещества в почву и его внутрипрофильной миграции с почвенными водами является важной задачей для понимания взаимосвязей и уточнения оценок баланса углерода в наземных экосистемах (Gielen et al., 2011). Несмотря на интенсивные исследования, проводимые в этом направлении в последние десятилетия в контексте изменения природной среды и климата (Kaiser et al., 1996; Kalbitz et al., 2000; Camino-Serrano et al., 2016; Султанбаева и др., 2015; Лукина и др., 2018; Кузнецова и др., 2018; Казакова и др. 2018; Ершов и др., 2019 и др.), для территории Российской Федерации остается необходимость изучения динамики РОВ в почвах различных природных зон и типах землепользования. Роль лесных экосистем в регули-
ровании цикла углерода сложно переоценить (Замолодчиков и др., 2018; Казакова и др., 2018), поэтому количественная оценка поступления и передвижения РОВ в лесных почвах представляет несомненный интерес. В настоящей работе анализируются первые результаты исследований состава атмосферных выпадений и почвенных вод на площадках смешанного леса Приокско-Террасного государственного природного биосферного заповедника им. М. А. Заблоцкого (ПТГЗ). Цель - оценить поступление углерода и азота с атмосферными выпадениями и их миграцию с почвенными водами на лесной и открытой (луговой) площадках ПТГЗ.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ Характеристика климата, растительности и почв. Осенью 2023 г. на лесном и открытом (луговом) участках на территории ПТГЗ (рис. 1) были организованы площадки наблюдении размером 50 м х 50 м и 15 м х 30 м, соответственно, где установили 16 осадкосборников и 44 гравитационных лизиметра на глубинах 10 см и 20 см. На леснои площадке установлено 12 осадкосборников и 30 гравитационных лизиметров. На открытой площадке установлено 4 осадкосборника и 14 гравитационных лизиметров.
Рисунок 1. Расположение площадок лесного и открытого участков на
территории ПТГЗ
Леснои участок представляет собои перестоиньш смешанный хвоино-мелко-лиственньш лес (сосна, осина) с участием широколиственных пород в стадии перехода в смешанный хвоино-широколист-венныи лес (2, 3 ярус и подрост: липа и клен) смешанного породного состава (7С2Ос1Л + Е, Д, Б) с возрастом деревьев
150 лет и среднеи сомкнутостью полога (60-70%). Открытыи участок приурочен к опушечнои части лесного биогеоценоза (БГЦ) и представляет ежегодно косимыи манжетково-разнотравныи луг, в пределах которого также расположена Станция фонового мониторинга Росгидромета (табл. 1).
Таблица 1. Описание площадок лесного и открытого участков ПТГЗ
Характеристики Лесная площадка Открытая площадка
Координаты 54.9167/37.5667 54.902/37.555
Высота над уровнем моря (м) 165 161
Растительность Смешанный хвойно-мелколист-венный лес (7С2Ос1Л + Е, Д, Б) Косимый манжетково-раз-нотравный луг
Название почвы Дерново-подбур иллювиально-железистый Дерново-подбур глееватый
Гранулометрический состав (слой 0-10 см) Песчаный Супесчаный
За период 1991-2020 гг. среднегодовая температура воздуха составляла 5.7°С со среднемноголетними температурами в июле и январе +18.8°С и -7.2°С, соответственно (Kurganova et. al., 2023). Среднегодовая сумма осадков за тот же период на исследуемой территории составляла 640 мм. Постоянный снежный покров в разные годы образуется в регионе, начиная с ноября до середины января, и держится, как правило, до середины апреля. Более половины осадков (67% от годовой суммы) выпадает в теплый период года. Для региона характерно превышение осадков над испарением, что создает условия для промывного водного режима.
Почвенный покров исследуемых участков представлен дерново-подбуром (Entic UmbricPodzol (Arenic)) принадлежащим к стволу постлитогенных почв и отделу альфегумусовых почв. Диагностируется по наличию аккумулятивного серо-гумусового (дернового) AY и альфегуму-сового BF горизонтов. Реакция почв слабокислая, емкость поглощения 10-15 мг-экв/100 г почвы (Классификация почв, 2004). Почвенный покров исследуемых участков сформирован на флювиогляци-альных отложениях. В 2023 г. на площадках лесного и открытого участков ПТГЗ были заложены почвенные разрезы
(Приложение). Проведенный! морфологический анализ показал, что почвенныи покров лесного участка представлен дер-ново-подбуром иллювиально-железис-тым, диагностируемым по наличию железисто-иллювиального горизонта БР мощностью 28(33) см, темно желто-бурого цвета, залегающего непосредственно под аккумулятивным серо-гумусовым (дерновым) горизонтом АУ мощностью 5(10) см. Почвенныи покров открытого участка представлен дерново-подбуром глееватым, диагностируемым по наличию оглеения в виде светло-серо-сизых пятен в нижнеи части профиля из-за застаивания воды над водоупором. Отбор почвенных образцов проводили из трех стенок разрезов по фиксированным слоям (0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60, 60-80 и 80-100 см) для определения содержания и запасов органического углерода (Сорг, кг/м2), общего азота (Ыобщ, кг/м2) и плотности сложения. Анализ почвенных образцов выполняли по общепринятым для почвенных исследований методикам (Теория и практика ..., 2006; Теории и методы ..., 2007). Используя результаты определения плотности сложения, содержания Сорг и Ыобщ, рассчитывали запасы Сорг и Ыобщ в 0-10 и 0-20 см почвенных слоях.
Отбор и анализ атмосферных выпадений и почвенных вод. Водные пробы начали отбирать в апреле 2024 г. и далее их отбор проводили в первую неделю каждого месяца. Отбор водных проб проводили согласно требованиям методических рекомендации, разработанных коллективом специалистов консорциума РИТМ углерода (Методические..., 2024а,б). При отборе измеряли объем каждои получаемой пробы градуированным цилиндром (V, мл). Отобранные водные пробы транспортировали в лабораторию, где разделяли на две части. В первой порции воды, без дополнительной пробоподготовки, измеряли электропроводность (ЕС, мкСм/см) кондуктометри-чески и рН потенциометрически. Вторую часть водных проб фильтровали через мембранный фильтр с диаметром отверстии 0.45 мкм и до начала анализов хранили при температуре 4°С, согласно требованиям ГОСТ 31958-2012. Определение содержание общего углерода (TC, мг/л), неорганического углерода (TIC, мг/л) и растворенного связанного азота (DN, мг/л) проводили на анализаторе элементного состава ТОПАЗ NC (Россия). По разнице между ТС и TIC находили содержание растворенного органического углерода (DOC, мг/л) (ГОСТ 31958-2012).
Результаты измерений! выражали как среднее ± доверительный интервал. Математическую обработку данных проводили с помощью Microsoft Excel.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Характеристика почв исследуемых участков. Запасы органического углерода и общего азота в слоях 0-10 и 0-20 см разнились между собои на площадках лесного и открытого участков ПТГЗ (табл. 2). Так, в верхних органоми-неральных слоях дерново-подбура на площадке лесного участка запасы Сорг в 1.5 раза превышали таковые на открытом участке. Запасы Ыобщ на площадках лесного и открытого участков были примерно равны. Основными факторами, влияющими на накопление органического углерода в органогенных и минеральных слоях лесных почв выступают климат, рельеф, почвообразующие породы, биота, история землепользования (Щепащенко и др., 2013; Телеснина и др., 2017; Рыжова и др., 2020; Чернова и др., 2021 и др.). Оценка влияния растительности на запасы углерода в почве, наряду с другими факторами, при исследовании доминирующих типов хвоино-широко-лиственных лесов Европейской части России, показала, что наиболее ярко это
влияние проявлялось в верхней 0-30 см почвеннои толще, а максимальные запасы углерода в минеральных слоях отме-
чались в лесах с наиболее высоким функциональным разнообразием растении (Kuznetsova et. а1., 2021).
Таблица 2. Запасы Сорг и Ыобщ в 0-10 и 0-20 см слоях дерново-подбура на площадках лесного (I) и открытого (II) участков ПТГЗ
Площадка / слой! I / 0-10 см I / 0-20 см II / 0-10 см II / 0-20 см
Сорг (кг С/м2) 2.98 4.02 1.86 3.07
Ыобщ (кг N/м2) 0.19 0.30 0.16 0.29
Помимо перечисленных выше факторов, оказывающих влияние на запасы органического углерода в лесных почвах, важное значение имеет складывающийся водный режим (составляющая климатического фактора), которыи может способствовать увеличению депонирования углерода (Kalbitz, Kaiser, 2008) или вымыванию его соединении за пределы лесной экосистемы (Гашкина и др., 2020; Nakhavali et al., 2021).
Объемы атмосферных и почвенных вод. Атмосферные выпадения и почвенные воды отбирали в мае, июне, июле и августе, что соответствовало накоплению вод за предыдущий месяц. Таким образом, представляемые в работе характеристики атмосферных выпадении и почвенных вод соответствуют апрелю, маю, июню и июлю (рис. 2 и 3). Из-за отсутствия осадков в августе отобрать воды в
начале сентября не удалось. Объемы атмосферных выпадений на открытой (ББ) и лесной (ТР) площадках отличались значительной изменчивостью.
Значения коэффициентов вариации (СУ) для объемов атмосферных выпадении открытого участка составляли от 3 до 16%, для лесного - от 8 до 40%. Объемы атмосферных вод варьировали от 835 до 1682 мл под лесом и от 903 до1683 мл на открытом участке, с максимумами в июне и июле (рис. 2). В большинстве случаев объемы атмосферных выпадении под лесом были значительно меньше отобранных на открытой площадке, и это особенно проявляется в летнии период на пике развития ассимиляционного аппарата у древесных растений:, когда сомкнутость лесного полога максимальна, что снижает объемы проникающих под полог осадков (Лукина и др., 2018). Однако,
при наличии в лесном древостое просветов (окон) объемы атмосферных подкро-
новых выпадении и на открытом участке могут быть вполне сопоставимы.
V (мл)
3000
2000
1000
□ BD
□ TF
апрель май июнь июль
DOC (мг/м2/мес) 3000
2000
1000
н
апрель
□ BD DTP
rii
DN
(мг/м2/мес) 1500
1000 -
500 -
апрель
□ BD
JZfZL
□ TF
r±L
Рисунок 2. Характеристики атмосферных выпадений отобранных на открытой (BD) и лесной (TF) площадках ПТГЗ за весенне-летний период 2024 г.
Условные обозначения: V - объем; рН - кислотность; ЕС - электропроводность; DOC - содержание растворенного органического углерода; DN - содержание растворенного связанного азота.
Объемы вод, прошедших сквозь верхние органоминеральные слои дерново-под-бура, также отличались значительной изменчивостью. Для почвенных вод, отобранных как на лесном, так и открытом участках,
полученные значения коэффициентов вариации (СУ) были высокими (> 33%). Причем, наибольший разброс получен для вод, прошедших сквозь 20-ти сантиметровый почвенныи слои на открытом участке.
DOC
(мг/м-/мес)
7500
6000 ■
4500 ■
3000 ■
1500 ■
□ Открыт, пл. (0-10 см)
□ Лесная пл. (0-10 см)
□ Открыт, пл. (0-20 см)
□ Лесная пл. (0-20 см)
Л
ÉL
ш
il
апрель
DN
(мг/м2/мес)
1500 п
□ Открыт. пл.(0-10 см)
□ Лесная пл. (0-10 см)
□ Открыт, пл. (0-20 см)
□ Лесная пл. (0-20 см)
1000
500 -
iL
rhrftfi Шъ iklIPl fouhk
апрель
Рисунок 3. Характеристики почвенных вод отобранных на лесной и открытой площадках ПТГЗ за весенне-летний период 2024 г. Условные обозначения: V - объем; рН - кислотность; ЕС - электропроводность; DOC - содержание растворенного органического углерода; DN - содержание растворенного связанного азота.
В среднем за исследуемые периоды объемы вод прошедших сквозь 10 и 20-ти сантиметровые почвенные слои под лесом составляли 503-1688 и 271-1060 мл,
соответственно, на открытом участке были существенно выше: 1018-2078 и 932-1553 мл, соответственно. Максимальные объемы почвенных вод на
площадках обоих участков фиксировались в июле. Оценка внутрипрофильного изменения объемов почвенных вод показала, что с увеличением мощности почвенного слоя уменьшался объем получаемой воднои пробы (рис. 3).
Свойства атмосферных и почвенных вод. Реакция среды атмосферных основных выпадений была нейтральной. Прохождение осадков сквозь кроны деревьев и смыв с них частиц пыли, органических и минеральных веществ способствовали их подкислению (рис. 2). После прохождения атмосферных выпадений сквозь почвенные слои реакция среды была слабокислой или кислой (рис. 3). Для величин рН получена высокая воспроизводимость результатов, значения GV не превышали 10%. Показатели EC атмосферных основных, сквозных выпадений и почвенных вод варьировали в значительной степени (CV > 33%). Средние показатели ЕС не превышали 200 мкСм/см.
Полученные за весенне-летний период результаты по количествам поступающих с атмосферными выпадениями и вымываемых с почвенными водами DOC и DN также демонстрируют значительное варьирование (рис. 2 и 3), что согласуется с результатами других исследований (Султанбаева и др., 2015; Кузнецова,
2022 и др.). В апреле количество БОС, поступающее с атмосферными выпадениями на открытом участке, в среднем составляло 636 мг/м2/мес., в мае снизилась до 272 мг/м2/мес., в июне и июле вновь возросло до 759-928 мг/м2/мес. По сравнению с атмосферными выпадениями на открытом участке, количество БОС в водах, прошедших сквозь кроны деревьев, в среднем было в 1.5-3 раза выше, достигая 917, 977, 1740 и 1199 мг/м2/мес. в апреле, мае, июне и июле, соответственно. Количество БЫ, поступившее с осадками на открытом участке, в апреле в среднем составило 805 мг/м2/мес., по сравнению с 62 мг/м2/мес. в лесу. В мае и июне различия в количествах БЫ поступающее с осадками на открытой и лесной площадках были менее значительны (108 и 95, 205 и 133 мг/м2/мес., соответственно), в июле они вновь возросли (299 и 63 мг/м2/мес., соответственно). Изменение химического состава вод атмосферных осадков после прохождения сквозь кроны деревьев, главным образом, связывают с перемещением частиц и аэрозолей с поверхности деревьев, а также вымыванием, выделением и поглощением ионов растительными тканями (Шиль-
цова, Ласточкина, 2006; АпбС et а1., 2012).
Состав лизиметрических вод отра-
жает взаимодействия атмосферных осадков с почвенной толщей. Выщелачивание растворенных органических соединений из лесной подстилки - один из основных путей миграции углерода в более глубокие почвенные слои (Fröberg et al., 2011). Вынос DOC с почвенными водами на площадке открытого участка в среднем составлял 1021-4437 и 885-2836 мг/м2/мес., для 0-10 и 0-20 см слоев, соответственно, значительно варьируя в зависимости от периода отбора (рис. 3). Под пологом леса количество DOC, выносимое с почвенными водами, составляло в среднем 688-3820 и 289-1825 мг/м2/мес. для слоев 0-10 и 0-20 см, соответственно, также значительно варьируя в зависимости от периода отбора. Количество DOC, выносимое c водами, прошедшими сквозь 0-10 см органомине-ральный слой дерново-подбура было в 1.5-2 раза выше, чем прошедших сквозь слой 20 см. Снижение концентрации DOC в водах, прошедших сквозь более мощные почвенные слои, вызванное его фиксацией, может таким образом способствовать увеличению депонирования углерода (Kalbitz, Kaiser, 2008). Оценка внутрипрофильного изменения содержания DN показала, что в водах, прошедших
сквозь 0-10 см почвенный слой, этот показатель на площадках обоих исследуемых участков был в среднем в 1.8 раз выше, чем в водах прошедших сквозь слой 0-20 см. Самое высокое содержание БОС и БЫ отмечено в почвенных водах в июне. Определение степени расхождения результатов по количеству БОС и ТЫ в водах, прошедших сквозь 0-10 и 0-20 см почвенные слои, показало, что значения Си в большинстве случаев, были очень высокими (> 33%). Причем, наибольшие разбросы получены для 0-20 см слоя почв открытого участка для БОС и 0-20 см слоя почв лесного участка для ТЫ.
Вынос углерода из верхней 10 см почвенной толщи за весенне-летний период 2024 года на площадке лесного участка в среднем составил 0.3% от его запасов, на площадке открытого участка увеличился до 0.6%. Вынос углерода из 20 см почвенной толщи за этот период на площадке лесного участка составил 0.1% от запасов, на площадке открытого участка - 0.2%.
Вынос азота из 10 см почвенного слоя за исследуемый период на площадке под лесом в среднем составил 0.7% от его запасов, на площадке открытого участка 0.5%. Из 20 см почвенной толщи вынос
азота за исследуемый период на площадке лесного участка составил 0.3% от запасов, на площадке открытого участка - 0.1%.
ВЫВОДЫ
В ходе весенне-летнего периода наблюдений 2024 г. на площадках лесного и открытого участков Приокско-Тер-расного государственного заповедника объемы и состав атмосферных выпадений и почвенных вод значительно варьировали. Объемы атмосферных выпадений на лесной и открытой площадках были максимальны в июне и июле, в то время как максимальные объемы почвенных вод на площадках обоих участков зафиксированы в июле. С увеличением мощности почвенного слоя наблюдалось снижение объема получаемой водной пробы.
Реакция среды атмосферных выпадении открытои площадки была нейтральной и слабо зависела от срока отбора, а прохождение сквозь кроны деревьев и почвенную толщу, способствовало под-кислению вод. Средние показатели электропроводности (ЕС) не превышали 200 мкСм/см.
Поступление растворенного органического углерода (DOC) и растворен-
ного связанного азота (DN) с атмосферными осадками значительно варьировало в зависимости от периода отбора. Прохождение осадков сквозь кроны деревьев увеличило количество DOC, поступающее на поверхность, в 1.5-3 раза. Воды, прошедшие сквозь кроны деревьев, характеризовались значительно меньшим количеством DN, поступившим на поверхность. Что может быть связано как с поглощением соединении азота древесными растениями, так и с большей испаряемостью на открытом участке, что, в свою очередь, может приводить к увеличению концентрации азота в отбираемых водных пробах.
Вынос DOC с почвенными водами на площадке лесного участка был в 1.5 раза ниже, чем на открытом. Количество DN, выносимое с почвенными водами из слоев 0-10 и 0-20 см на площадке лесного участка, было в 2 раза выше, чем на открытом, причина этого скорее всего связана с повышенным содержанием азота в леснои подстилке за счет вклада лиственных деревьев и его вымыванием в нижележащие горизонты. Почвенные воды, прошедшие сквозь 0-10 см слои, характеризовались более высоким содержанием DOC и DN, по сравнению с 0-20 см
слоем, что связано с их закреплением в органоминеральнои толще дерново-подбура. Самое высокое содержание БОС и БЫ в почвенных водах отмечено в июне.
На площадках лесного и открытого участков ПТГЗ вынос БОС с водами, прошедшими сквозь органоминеральные слои дерново-подбура песчаного и супесчаного за весенне-летний! (с апреля по июль) период, превышал поступление с атмосферными осадками. Вынос углерода из верхнего 10-см слоя за весенне-летнии период на площадке лесного участка в среднем составлял 0.3% от запасов, на открытом (луговом) - 0.6%. Вынос углерода из 20-сантиметрового слоя за исследуемьш период на площадке лесного участка в среднем составлял 0.1%, на открытом участке - 0.2%.
Полученные результаты подчеркивают важность мониторинга атмосферных выпадении и почвенных вод для изучения миграции углерода и азота в лесных экосистемах.
ФИНАНСИРОВАНИЕ
Работа выполнена в рамках ВИП ГЗ «Разработка системы наземного и дистанционного мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов на территории Россиискои Федерации...» (рег. № 123030300031-6)».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Гашкина Н. А., Моисеенко Т. И., Дину М. И., Таций Ю. Г, Баранов Д. Ю. Биогеохимическая миграция элементов в системе «атмосферные осадки-кроно-вые воды-почвенные воды-озеро» в фоновом регионе (Валдайский национальный! парк) // Геохимия. 2020. Т. 65. № 7. С. 693-710. DOI: 10.31857/S0016752520050027 ГОСТ 31958-2012. Межгосударственныи стандарт. Вода. Методы определения содержания общего и растворенного органического углерода. Water. Methods for determination of total and dissolved organic carbon. М., 2012. 15 с.
Ершов В. В., Лукина Н. В., Орлова М. А., Исаева Л. Г, Смирнов В. Э., Горбачева Т. Т. Оценка динамики состава почвенных вод северотаежных лесов при снижении аэротехногенного загрязнения выбросами медно-никеле-вого комбината // Сибирскии эко-логическии журнал. 2019. № 1. C. 119-132.DOI: 10.15372/SEJ20190110 Замолодчиков Д. Г., Грабовский В. И., Честных О. В. Динамика баланса углерода в лесах федеральных округов //
Вопросы леснои науки. 2018. Т. 1 (1).
C. 1-24. DOI: 10.31509/2658-607x-2018-1-1-1-24
Казакова А. И., Семиколенных А. А., Горнов А. В., Горнова М. В., Лукина Н. В. Влияние растительности на лабильные характеристики лесных почв зандровых местностей заповедника «Брянский лес» // Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. 2018. № 3. С. 9-15.
Классификация и диагностика почв России / Авторы и составители: Л. Л. Ши-шов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева, М. И. Герасимова. Смоленск: Ой ку-мена, 2004. 342 с.
Кузнецова А. И., Лукина Н. В., Орлова М. А., Тебенькова Д. Н. Сравнительная оценка размеров выноса углерода с почвенными водами в таежных и хвоино-широколиственных лесах // Аккумуляция углерода в лесных почвах и сукцессионньш статус лесов. Под ред. Н. В. Лукинои. М.: Товарищество научных издании! КМК, 2018. С. 140-146.
Лукина Н. В., Ершов В. В., Горбачева Т. Т., Орлова М. А., Исаева Л. Г, Тебенькова Д. Н. Оценка состава почвенных вод северотаежных хвоиных лесов фоновых территории! индустриально развитого региона // Почвоведение. 2018. № 3. С. 284-296.
Методические рекомендации по оценке поступления растворенного органического углерода с атмосферными выпадениями (электронный ресурс). РИТМ углерода. 2024а. URL: https://clck.ru/3G8YVm (дата обращения 06.10.2024). Методические рекомендации по оценке выноса органического углерода с почвенными водами (электронный ресурс). РИТМ углерода. 20246. URL: https://clck.ru/3G8YbB (дата обращения 06.10.2024). Рыжова И. М., Телеснина В. М., Ситникова А. А. Динамика свожтв почв и структуры запасов углерода в постагро-генных экосистемах в процессе естественного лесовосстановления // Почвоведение. 2020. № 2. С. 230-243. DOI: 10.31857/S0032180X20020100 Султанбаева Р. Р., Копцик Г. Н., Смирнова И. Е., Копцик С. В. Поступление и миграция растворимого органического углерода в почвах лесных экосистем подзоны широколиственно-хвои-ных лесов // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2015. № 4. С. 3-42. Телеснина В. М., Курганова И. Н., В. О. Лопес де Греню, Овсепян Л. А., Личко В. И.,
Ермолаев А. М., Мирин Д. М. Динамика своиств почв и состава растительности в ходе постагрогенного развития в разных биоклиматических зонах // Почвоведение. 2017. Т. 50. № 12. С. 1514-1534. DOI: 10.7868/S0032180X17120115 Теории и методы физики почв / Под ред. Е. В. Шеина, Л. О. Карпачевского. Москва: «Гриф и К», 2007. 616 с. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Л. А. Воробъевои. Москва: ГЕОС, 2006. 400 с. Чернова О. В., Голозубов О. М., Алябина И. О., Щепащенко Д. Г. Комплексныи подход к картографическои оценке запасов органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2021. № 3. С. 273-286, DOI: 10.31857/ S0032180X21030047 Шильцова Г. В., Ласточкина В. Г. Влияние полога соснового и березового леса на химически состав осадков в заповеднике «Кивач» // Труды научного Карельского центра РАН. Петрозаводск. 2006. С. 180-184. Щепащенко Д. Г., Мухортова Л. В., Шви-денко А. З., Ведрова Э. Ф. Запасы органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2013. № 2. С. 123-123.
Arisci S., Rogora M., Marchetto A., Dichiaro F. The role of forest type in the variability of DOC in atmospheric deposition at forest plots in Italy / / Environmental Monitoring and Assessment. 2012. Vol. 184. P. 3415-3425.
Bolan N. S., Adriano D. C., Kunhikrishnan A., James T., McDowell R., Senesi N. Dissolved organic matter: Biogeochemis-try dynamics, and environmental significance in soils / / Advances in Agronomy. 2011. Vol. 110. P. 1-75.
Camino-Serrano M., Graf Pannatier E. G., Vicca S. Trends in soil solution dissolved organic carbon (DOC) concentrations across European forests // Biogeosci-ences. 2016. Vol. 13. P. 5567-5585.
Fröberg M., Hansson K., Kleja D. B., Alavi Gh. Dissolved organic carbon and nitrogen leaching from Scots pine, Norway spruce and silver birch stands in southern Sweden / / Forest ecology and management. 2011.Vol. 262. No. 9. P. 17421747.
Gielen B., Neirynck J., Luyssaert S., Janssens I. A. The importance of dissolved organic carbon fluxes for the carbon balance of a temperate Scots pine forest / / Agricultural and Forest Meteorology. 2011. Vol. 151. No. 3. P. 270-278.
Kaiser K., Guggenberger G., Zech W. Sorption of DOM and DOM fractions to forest soils // Geoderma, 1996. Vol. 74 (3-4). P. 281-303.
Kalbitz K., Kaiser K. Contribution of dissolved organic matter to carbon storage in forest mineral soils / / Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2008. Vol. 171. P. 52-60.
Kalbitz K., Solinger S., Park J. H., Michalzik B., Matzner E. Controls on the dynamics of dissolved organic matter in soils: A review // Soil Science. 2000. Vol. 165. P. 277-304.
Kurganova I. N., Lopes de Gerenyu V. O., Myak-shina T N. Temperature Sensitivity of Soil Respiration in Grasslands in Temperate Continental Climate Zone: Analysis of 25-Year-Long Monitoring Data // Eurasian Soil Science. 2023. Vol. 56. P. 1232-1246. DOI: 10.1134/S106422 9323601130
Kuznetsova A. I., Geraskina A. P., Lukina N. V., Smirnov V. E., Tikhonova E. V., Shevchen-ko N. E., Gornov A. V., Ruchinskaya E. V., Tebenkova D. N. Linking Vegetation, Soil Carbon Stocks, and Earthworms in Upland Coniferous-Broadleaf Forests // Forests. 2021. Vol. 12. Article 1179. DOI: 10.3390/ f12091179
Nakhavali M., Lauerwald R., Regnier P., Guenet B., Chadburn S., Friedlingstein P. Leaching of dissolved organic carbon from mineral soils plays a significant role in the terrestrial carbon balance / / Global change biology. 2021.Vol. 27. No. 5. P. 1083-1096. DOI: 10.1111/ gcb.15460
Schulze K., Borken W., Matzner E. Dynamics of dissolved organic C-14 in throughfall and soil solution of a Norway spruce forest // Biogeochemistry. 2011. Vol. 106 (3). P. 461-473. DOI: 10.1007/s10533-010-9526-2
REFERENCES
Arisci S., Rogora M., Marchetto A., Dichiaro F., The role of forest type in the variability of DOC in at mospheric deposition at forest plots in Italy, Environmental Monitoring and Assessment, 2012, Vol. 184, pp. 3415-3425.
Bolan N. S., Adriano D. C., Kunhikrishnan A., James T., McDowell R., Senesi N., Dissolved organic matter: Biogeochemis-try, dynamics, and environmental significance in soils, Advances in Agronomy, 2011, Vol. 110, pp. 1-75.
Camino-Serrano M., Graf Pannatier E. G., Vicca S., Trends in soil solution dis-
solved organic carbon (DOC) concentrations across European forests, Bio-geosciences, 2016, Vol. 13, pp. 55675585.
Chernova O. V., Golozubov O. M., Aljabina I. O., Shhepashhenko D. G., Integrated approach to spatial assessment of soil organic carbon in the Russian Federation, Eurasian Soil Science, 2021, Vol. 54, No 3, pp. 273-286, 10.31857/S0032180 X21030047
Ershov V. V., Lukina N. V., Orlova M. A., Isaeva L. G., Smirnov V. Je., Gorbacheva T. T., Ocenka dinamiki sostava pochvennyh vod severotaezhnyh lesov pri snizhenii ajerotehnogennogo zagrjaznenija vyb-rosami medno-nikelevogo kombinata (Assessment of soil water composition dynamics in northern taiga forests with the reduction of aerotechnogenic pollution from emissions of a copper-nickel plant), Sibirskij ekologicheskij zhurnal, 2019, No 1, pp. 119-132, DOI: 10.15372/SEJ20190110
Froberg M., Hansson K., Kleja D. B., Alavi Gh., Dissolved organic carbon and nitrogen leaching from Scots pine, Norway spruce and silver birch stands in southern Sweden, Forest ecology and management, 2011, Vol. 262, No 9, pp. 1742-1747.
Gashkina N. A., Moiseenko T. I., Dinu M. I., Tacij Ju. G., Baranov D. Ju., Biogeochem-ical migration of elements in the system «atmospheric precipitation-crown waters-soil waters-lake» in the background region (Valdai National Park), Geochemictry International, 2020, Vol. 58. No 7. pp. 835-849, DOI: 10.31857/S0016752520050027
Gielen B., Neirynck J., Luyssaert S., Janssens I. A., The importance of dissolved organic carbon fluxes for the carbon balance of a temperate Scots pine forest, Agricultural and Forest Meteorology, 2011, Vol. 151, No 3, pp. 270-278.
GOST 31958-2012, Mezhgosudarstvennyj standart. Voda. Metody opredelenija soderzhanija obshhego i rastvoren-nogo organicheskogo ugleroda (Water. Methods for determination of total and dissolved organic carbon), Moscow, 2012. 15 p.
Kaiser K., Guggenberger G., Zech W., Sorption of DOM and DOM fractions to forest soils, Geoderma, 1996, Vol. 74 (3-4), pp. 281-303.
Kalbitz K., Kaiser K., Contribution of dissolved organic matter to carbon storage in forest mineral soils, Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2008, Vol. 171, pp. 52-60.
Kalbitz K., Solinger S., Park J. H., Michalzik B., Matzner E., Controls on the dynamics of dissolved organic matter in soils: A review, Soil Science, 2000, Vol. 165, pp. 277-304.
Kazakova A. I., Semikolennyh A. A, Gornov A. V., Gornova M. V., Lukina N. V. Vlijanie ras-titel'nosti na labil'nye harakteristiki le-snyh pochv zandrovyh mestnostej zapovednika «Brjanskij les» (Influence of vegetation on labile characteristics of forest soils in the sandy areas of the Bryansk Forest Reserve), Vestnik Mos-kovskogo universiteta, Soil Science, Ser. 17, 2018, No 3, pp. 9-15.
Klassifikacija i diagnostika pochv Rossii (Classification and Diagnosis of Soils in Russia), Avtory i sostaviteli: L. L. Shi-shov, V. D. Tonkonogov, I. I. Lebedeva, M. I. Gerasimova. Smolensk: Ojkumena, 2004. 342 p.
Kurganova I. N., Lopes de Gerenyu V. O., My-akshina T. N., Temperature Sensitivity of Soil Respiration in Grasslands in Temperate Continental Climate Zone: Analysis of 25-Year-Long Monitoring Data. Eurasian Soil Science, 2023, Vol. 56, pp. 1232-1246, DOI: 10.1134/ S1064229323601130
Kuznecova A. I., Lukina N. V., Orlova M. A., Te-ben'kova D. N., Sravnitel'naja ocenka
razmerov vynosa ugleroda s pochven-nymi vodami v taezhnyh i hvojno-shi-rokolistvennyh lesah (Comparative Assessment of Carbon Export with Soil Waters in Taiga and Coniferous-Broad-leaf Forests), Akkumuljacija ugleroda v lesnyh pochvah i sukcessionnyj status lesov. Moscow: KMK, 2018, pp. 140146.
Kuznetsova A. I., Geraskina A. P., Lukina N. V., Smirnov V. E., Tikhonova E. V., Shevchen-ko N. E., Gornov A. V., Ruchinskaya E. V., Tebenkova D. N., Linking Vegetation, Soil Carbon Stocks, and Earthworms in Upland Coniferous-Broadleaf Forests, Forests, 2021, Vol. 12, Article 1179, DOI: 10.3390/f12091179
Lukina N. V., Orlova M. A., Teben'kova D. N., Ershov V. V., Gorbacheva T. T., Isaeva L. G., Assessment of Soil Water Composition in Northern Taiga Coniferous Forests of Background Areas in an Industrially Developed Region, Eurasian Soil Science, 2018, Vol 51, No 3. pp. 277-289.
Metodicheskie rekomendacii po ocenke postuplenija rastvorennogo organich-eskogo ugleroda s atmosfernymi vypadenijami (Methodological recommendations for assessing the input of dissolved organic carbon from atmospheric deposition), Electronic resource, RITM carbon, 2024a, URL:
https://clck.ru/3G8YVm (October 06, 2024).
Metodicheskie rekomendacii po ocenke vy-nosa organicheskogo ugleroda s poch-vennymi vodami (Methodological Recommendations for Assessing the Export of Organic Carbon with Soil Water), Electronic resource, RITM carbon, 2024b, URL: https://clck.ru/3G8YbB (October 06, 2024).
Nakhavali M., Lauerwald R., Regnier P., Gue-net B., Chadburn S., Friedlingstein P., Leaching of dissolved organic carbon from mineral soils plays a significant role in the terrestrial carbon balance, Global change biology, 2021, Vol. 27, No 5, pp. 1083-1096, DOI: 10.1111/gcb. 15460
Ryzhova I. M., Telesnina V. M., Sitnikova A. A., Dynamics of Soil Properties and Carbon Stock Structure in Post-Agricultural Ecosystems During Natural Forest Recovery, Eurasian Soil Science, 2020. Vol 53, No 2. pp. 240-252, DOI: 10.31857/S0032180X20020100
Schulze K., Borken W., Matzner E., Dynamics of dissolved organic C-14 in throughfall and soil solution of a Norway spruce forest, Biogeochemistry, 2011, Vol. 106 (3), pp. 461-473, DOI: 10.1007/ s10533-010-9526-2
Shhepashhenko D. G., Muhortova L. V., Shvidenko A. Z., Vedrova Je. F., Organic Carbon Stocks in the Soils of Russia, Eurasian Soil Science, 2013, Vol 46, No 2. pp. 107-116.
Shil'cova G. V., Lastochkina V. G., Vlijanie pologa sosnovogo i berezovogo lesa na himicheski sostav osadkov v zapoved-nike «Kivach» (The Influence of Pine and Birch Forest Canopy on the Chemical Composition of Precipitation in the «Kivach» Nature Reserve), Trudy nauchnogo Karel'skogo centra RAN, Petrozavodsk, 2006, pp. 180-184.
Sultanbaeva R. R., Kopitsky G. N., Smirnova I. E., Kopitsky S. V. Postuplenie i migracija rastvorimogo organicheskogo ugleroda v pochvah lesnyh jekosistem pod-zony shirokolistvenno-hvojnyh lesov (Input and Migration of Dissolved Organic Carbon in the Soils of Forest Ecosystems in the Broadleaf-Coniferous Forest Subzone), Vestnik Moskovskogo universiteta, Soil Science, Ser. 17, 2015, No 4. pp. 3-42.
Telesnina V. M., Kurganova I. N., Lopes de Gerenyu V. O., Ovsepjan L. A., Lichko V. I., Ermolaev A. M., Mirin D. M., Dynamics of soil properties and vegetation composition during post-agricultural development in different bioclimatic
zones, Eurasian Soil Science, 2017, Vol 50, No 12, pp. 1515-1534, DOI: 10.7868/S0032180X17120115
Teorii i metody fiziki pochv (Theories and Methods of Soil Physics), Pod red. E. V. Sheina, L. O. Karpachevskogo, Moscow: «Grif i K», 2007, 616 p.
Teorija i praktika himicheskogo analiza pochv (Theory and Practice of Soil Chemical
Analysis), Pod red. L. A. Vorobevoj, Moscow, «GEOS», 2006, 400 p.
Zamolodchikov D. G., Grabovskij V. I., Chest-nyh O. V., Dinamika balansa ugleroda v lesah federal'nyh okrugov (Dynamics of carbon balance in the forests of federal districts), Voprosy lesnoj nauki, 2018, No. 1 (1), pp. 1-24, DOI: 10.31509/2658-607x-2018-1-1-1-24
Приложение
Описание почвенных профилей на площадках лесного (I) и открытого участков (II) ПТГЗ
(I) Дерново-подбур иллювиально-желези-стый (II) Дерново-подбур глееватый
i ' fj Щ - f : ZtSMmv ШЗтжт ■< ц
O. Подстилка (степень разложения 50%), мощность 2 см. Хвоя сосны, листья липы и клена, сосновые шишки, кусочки коры, палочки, мелкие веточки; кислица, гравилат го-родскои, копытень европеискии, маиник, недотрога, звездчатка, крапива. AY. 0-5 см. Серо-гумусовый. Свежии!, буро-вато-серыи (10YR 4/2), рыхлыи!, видна кремнеземистая присыпка, густо пронизан корнями, пылевато-комковатая структура, су-песчаныи, переход четкии по наличию кор-неи, граница ровная.
AY. 0-5(10) см. Серо-гумусовый. Темно-се-робурыи (10YR 3/2), свежии, рыхлыи, мелко-порошисто-комковатыи, скелетаны (кремнеземистая присыпка), обильно пронизан корнями травянистых растении!, встречаются шишки, камни окатанные и не окатанные (гравии^), граница неровная, переход заметен по цвету и плотности. AE. 5-22(24) см. Гумусово-элювиальный. Серовато-бурый (10YR 5/3) с белесоватои присыпкои (скелетаны), свежии!, рыхлыи!, структура средне-мелкокомковатая, супесчаный, корни травянистых растении!; переход ясныи по цвету, граница неровная.
ВЕ 5(10)-38 см. Иллювиально-железистый. Темно-желто-бурый (10YR 4/4), влажныи, слабо уплотнен, бесструктурныи, песчаныи, корни древесных растении!, камни разных размеров окатанные и не окатанные (гравии!, галька), часть из них покрыта бурыми пленками; граница неровная, переход постепен-ныи по цвету. ВЕ 22(24)-40(45) см. Иллювиально-желе-зистый. Желтовато-ярко-бурый (10YR 5/6), свежии!, рыхлы, структура мелкокомковато-порошистая, супесчаныи; встречаются камни разных размеров окатанные и не окатанные (гравии!, галька), некоторые покрыты бурыми пленками; переход ясныи! по цвету.
ВС. 38-73 см. Переходный. Желто-бурый (10YR 5/4), влажныи!, уплотнен, песчаныи!, бесструктурныи!, корни древесных растении!, камни разных размеров окатанные и неока-танные (гравии!, галька, мелкие валуны), граница не ровная, переход по цвету и плотности. ВСg. 40(45)-70 см. Переходный. Красновато-бурыи (7.5YR 5/4), свежии!; рыхлыи!, в нижнеи части усиливается красноватыи оттенок увеличивается плотность, бесструктурныи!, встречаются корни древесных растении! диаметром 3 - 7 мм, переход в ясныи! по цвету и плотности.
С. 73-100 см и ниже. Материнская порода. Желто-красныи (5YR 3/4), влажныи!, очень плотныи, среднесуглинистьш, структура глыбисто-призматическая, аккумуляция железа в виде уплотненных прослоев песка встречаются корни древесных растении!, камни разных размеров окатанные и не окатанные (гравии!, галька, мелкие валуны). Сg. 70-95(105) см и ниже. Материнская порода. Ярко-бурый (5YR 4/6) с пятнами и затеками серо-сизои окраски (Gleyl 6/10Y, около 20% площади), очень влажныи! до мокрого в нижнеи! части; очень плотныи!, структура плитчатая, легкии суглинок; горизонт оже-лезнен (обильные примазки), переход хорошо заметен по цвету, граница неровная.
THE COMPOSITION OF ATMOSPHERIC DEPOSITION AND SOIL WATER IN THE MIXED FOREST OF THE PRIOKSKO-TERRACE STATE NATURE RESERVE
A. K. Khodzhaeva 1*, D. V. Sapronov 1 V. O. Lopez de Gerenyu 1 N. B. Zinyakova 1 D. A. Khoroshaev 1 I. N. Kurganova 1 V. A. Ableeva 2
1Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science of the Russian Academy of Sciences Institutskaya Street, 2, Pushchino, Moscow region, 142290, Russia
2Federal State Budget Institution «Prioksko-Terrasny State Natural Biosphere Reserve named after M. A. Zablotsky» Serpukhov Urban District, Danxu locality, Moscow Region, 142200, Russia
*E-mail: [email protected]
Received: 14.10.2024 Revised: 16.11.2024 Accepted: 18.12.2024
The paper presents the results of water sample collections during the spring-summer period of 2024 at the forest and open areas of the Prioksko-Terrasny State Nature Reserve. Significant variation in the main indicators of atmospheric deposition and soil water was observed. The export of dissolved organic carbon with soil water during the spring-summer period exceeded the input from atmospheric deposition. The carbon export from the upper 0-10 cm soil layer during the spring-summer period at the forest site was 0.3% of the reserves, while at the open (meadow) site it was 0.6%. The carbon export from the upper 0 -20 cm soil layer during the spring-summer period at the forest site was 0.1% of the reserves, and at the open (meadow) site it was 0.2%. The results highlight the importance of monitoring atmospheric deposition and soil water for assessing the carbon balance in forest ecosystems.
Keywords: mixed forest, Entic Umbric Podzol (Arenic), atmospheric deposition, soil water, dissolved organic carbon, dissolved total nitrogen
Рецензент: д.б.н. Копцик Г. Н.
