В статье авторы провели сезонные исследования эмиссии СО2, включающие в себя применение различных индикаторов, каждый из которых является носителем уникальной информации.

Ключевые слова: эмиссия СО2, парниковый эффект, дыхание почвы

Увеличивающаяся концентрация парниковых газов в атмосфере относится к одной из самых глобальных экологических проблем в современном мире. Ведущая роль в глобальных изменениях климата и окружающей среды принадлежит циклу углерода, с которым связаны биогеохимические циклы остальных элементов. Состояние атмосферы же связано с парниковым эффектом. Для оценки продуктивности экосистем, а также для анализа активности почвенных микробоценозов широко используются показатели почвенного дыхания. Выделение углекислого газа позволяет охарактеризовать одну из важнейших сторон биологического круговорота веществ [1,2,3].

Объектом наших наблюдений являются лесные экосистемы биосферного заповедника, где сохранились естественные уникальные лесные экосистемы характерные для Волжско-Камского заповедника.

Целью работы является исследование эмиссии СО2 в лесных экосистемах биосферного заповедника. Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:

1. Закладка пробных площадок на территории Раифского участка Волжско-Камского заповедника.
2. Проведение сезонных измерений потоков СО2 из почвы.
3. Измерения температуры воздуха и почвы.

Материалы и методы

В качестве объекта исследований выступают лесные экосистемы Раифского участка Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника, расположенного на территории Зеленодольского района Республики Татарстан. В 2021–2022 гг. было организовано пять измерений на пробной площадке в лесу (10 августа, 30 сентября, 14 октября, 13 ноября, 13 января).

По географическому положению район исследовательских работ находится на границе зон южной тайги и хвойно-широколиственных лесов. Сезонные измерения проводились на специально заложенной исследовательской площадке (20×20м.) в широколиственном лесу, в 86 квартале Раифского лесничества (55°52'37.23" с.ш., 48°43'26.50" в.д., 102 м. над ур. моря).

Оценку почвенных потоков диоксида углерода осуществляли камерным методом по изменению концентрации СО2 в непрозрачных цилиндрических ПВХ-камерах объемом 1.2–1.5 л. и диаметром 110 мм, постоянно вкопанных в почву на глубину 3–4 см. Во время проведения измерений их герметично накрывали крышкой, объединенной с инфракрасным СО2– газоанализатором Wohler CD210 (WOHLER, Германия) и встроенным вентилятором для перемешивания воздуха в камере. Одновременно с замерами потоков СО2 определяли температуру приземного слоя воздуха и почвы на глубинах 1 и 5 см с помощью портативного электронного термометра Checktemp-1 (точность 0.1 С). Объемная влажность почвы в точках замеров эмиссии определялась при помощи полевого влагомера Аquaterr M-350. В качестве пространственно-независимого фактора эмиссии определяли стадию разложения мертвой древесины липы (от 1 до 5) согласно классификации М. Е. Тарасова [4].

Обработку данных и расчеты проводили с помощью пакетов Microsoft Excel и программы PAST.

Результаты и обсуждения

Основные результаты измерения температуры почвы и воздуха на пробной площадке представлены на рис. 1.

Рис. 1. Сезонная динамика температуры почвы (5 см) и воздуха (на высоте 50 см)в период с августа 2021 по январь 2022 года

Из результатов видно, что самая высокая температура наблюдалась в августе. 13 ноября температура воздуха опускалась до –5 °С, при этом почва на глубине 5 см имела температуру в районе 0.6 °С, снежного покрова не наблюдалось. 13 января 2022 года температура воздуха опускалась до –10 С°, а температура почвы — до –0.4 °С, при этом толщина снежного покрова уже достигала 40–44 см. Сезонная динамика температуры воздуха и почвы вырисовывает вполне логичную тенденцию понижения температуры от конца летнего и до начала зимнего сезонов. Это объясняется закономерными природными процессами.

Основные результаты сезонных измерений эмиссии углекислого газа с почвенного покрова липового леса представлено на рис. 2.

Рис. 2. Сезонная динамика эмиссии СО2 из почвы на пробной площадкив липовом лесу Раифского участка

Результаты сезонной динамики выделения СО2, полученные в ходе наших исследований, свидетельствуют о том, что наибольшее выделение газа из почвы наблюдалось в конце сентября. Данный факт можно объяснить интенсивным листопадом в этот период времени. Листья липы и клена относятся к активной фракции опада и быстро начинают разлагаться микроорганизмами редуцентами.

Наибольшие выделения наблюдались в августе (из древесины) и в сентябре (из почвы). Наименьшие в ноябре-январе, когда происходило понижение температуры воздуха и почвы (рис. 3).

Рис. 3. Сезонная динамика эмиссии газа, температура почвы и воздухана пробной площадке 86 кв. Раифского леса в период с 10.08.21 по 13.01.2022гг.

Выводы

Впервые для территории ВКГПБЗ были получены данные по эмиссионным потерям углерода в лесных экосистемах Республики Татарстан.

1. Была заложена пробная площадка в липовом лесу Раифского участка ВКГПБЗ.
2. С августа 2021 по январь 2022 года проводились исследования эмиссии углекислого газа.
3. Обнаружены сезонные различия в потоках СО2. Наибольшие выделения наблюдались в августе (из древесины) и в сентябре (из почвы). Наименьшие в ноябре и январе, когда происходило понижение температуры воздуха и почвы.

Литература:

1. Неунылов, Б. А. Изучение скорости разложения и процессов превращения в почве органического вещества, меченного С14 / Б. А. Неунылов, Н. В. Хавкина // Почвоведение. — 1968. — № 2. — С. 103–108.
2. Кудеяров, В. Н. Дыхание почв России. Анализ базы данных многолетнего мониторинга. Общая оценка / В. Н. Кудеяров, И. Н. Курганова // Почвоведение. — 2005. — № 9. — С. 1112–1121.
3. Пуртова Л. Н. Эмиссия СО2 из почв природных ландшафтов юга приморья / Л. Н. Пуртова, Н. М. Костенков // Вестник КрасГАУ. — 2013. — № 10 (85). — С. 64–68.
4. Тарасов М. Е. Роль крупного древесного детрита в балансе углерода лесных экосистем Ленинградской области / Автореф. дис. … канд. биол. наук. СПб.: СПбНИИЛХ, 2000. — 21 с.