Трансформация экосистем (), 13-29

Дыхание почв вторичных сообществ на начальных стадиях восстановительной сукцессии (Южный Тиман, Республика Коми)

Арзубов П.А.  , Горбач Н.М., Осипов А.Ф., Дымов А.А.

Для понимания влияния сплошных рубок на эмиссию углекислого газа с поверхности почв требуется получение эмпирических данных на различных территориях. В работе приводятся сведения по оценке динамики дыхания почвы с июня по октябрь 2024 г. на трех участках: фоновый ненарушенный ельник чернично-зеленомошный, 8-летняя вырубка и 18-летняя вырубка, расположенные в средней тайге Республики Коми. Исследуемые сообщества произрастают на типичных подзолистых почвах, формирующихся на пылеватых покровных суглинках. Выявлено возрастание в 1.4 раза скорости потока СО2 с поверхности почвы 8-летней вырубки по сравнению с фоновым насаждением, тогда как с 18-летним послерубочным сообществом различий не отмечено. С поверхности почвы волоков (путей движения лесозаготовительной техники) эмиссия СО2 в 2.3 раза больше, чем в ельнике черничном, и в 1.1−1.4 раза выше, чем на пасечных участках с относительно ненарушенным почвенным покровом. Установлена достоверная положительная взаимосвязь между температурой почвы и выделением углекислого газа с поверхности почвы на глубине как 5 см (R2 = 0.39−0.62), так и 10 см (R2 = 0.20−0.56). Почва ельника черничного эмитирует за бесснежный период 635−698 гС·м−2, пасечные участки – 651−728 и 630−645 гС·м−2 для 8- и 18-летней вырубки соответственно, волока тех же возрастов – 1089−1240 и 1180−1341 гС·м−2. На волоках наблюдаются большие амплитуды значений, что, по всей видимости, связано с наличием послерубочных остатков, которые залегают на глубину 10 см.

П. А. Арзубов
Сыктывкарский государственный университет им. Питирима Сорокина
167001, Россия, Республика Коми, г. Сыктывкар, Октябрьский пр-кт, д. 55

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН
167982, Россия, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28

arzubov-2000@mail.ru

Горбач
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН
167982, Россия, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28


А. Ф. Осипов
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН
167982, Россия, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28


А. А. Дымов
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН
167982, Россия, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28

Атлас Республики Коми по климату и гидрологии, 1997. Таскаев, А.И. (ред). Наука, Москва, Россия, 116 с.
Бобкова, К.С., Загирова, С.В., 2014. Углерод в лесных и болотных экосистемах особо охраняемых природных территорий Республики Коми. ИБ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия, 202 с.
Дымов, А.А., 2020. Сукцессии почв в бореальных лесах Республики Коми. Издательство ГЕОС, Москва, Россия, 336 с. https://doi.org/10.34756/GEOS.2020.10.37828
Дымов, А.А., Старцев, В.В., 2016. Изменение температурного режима подзолистых почв в процессе естественного лесовозобновления после сплошных рубок. Почвоведение 5, 599–608. https://doi.org/10.7868/S0032180X16050038
Замолодчиков, Д.Г., Грабовский, В.И., Шуляк, П.П., Честных, О.В., 2013. Влияние пожаров и заготовок древесины на углеродный баланс лесов России Лесоведение 5, 36–49.
Зенкова, И.В., Штабровская, И.М., 2022. Влияние гидротермических условий на подстилочных беспозвоночных вырубок и гарей Хибин. Лесоведение 4, 364–380. https://doi.org/10.31857/S0024114822030123
Кудеяров, В.Н., Заварзин, Г.А., Благодатский, С.А., Борисов, А.В., Воронин, П.Ю. и др., 2007.
Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России. Наука, Москва, Россия, 315 с.
Курганова, И.Н., Кудеяров, В.Н., 2012. Экосистемы России и глобальный бюджет углерода. Наука в России 5, 25–32.
Курганова, И.Н., Лопес де Гереню, В.О., Галлардо Ланчо, Х.Ф., Ем, К.Т., 2012. Оценка скорости
минерализации органического вещества почв в лесных экосистемах внутриконтинентального умеренного, средиземноморского и тропического муссонного климата. Почвоведение 1, 82–94.
Курганова, И.Н., Гончарова, О.Ю., Замолодчиков, Д.Г., Карелин, Д.В., Кузнецов, М.А. и др., 2024.
Определение эмиссии СО2 из почв камерным методом в различных типах экосистем. ЦЭПЛ РАН, Москва, Россия, 28 с.
Кутявин, И.Н., Манов, А.В., Старцев, В.В., Дымов, А.А., 2024. Влияние лесозаготовительной техники на динамику естественного возобновления леса после рубки хвойно-лиственного насаждения средней тайги. Теоретическая и прикладная экология 3, 123–132. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2024-3-123-132
Мамкин, В.В., Авилов, В.К., Иванов, Д.Г., Ольчев, А.В., Курбатова, Ю.А., 2019. Потоки СО2 на сплошной вырубке в южной тайге европейской территории России. Сибирский экологический журнал 5, 598–611. https://doi.org/10.15372/SEJ20190509
Машика, А.В., 2006. Эмиссия диоксида углерода с поверхности подзолистой почвы. Почвоведение 12, 1457–1463.
Молчанов, А.Г., Курбатова, Ю.А., Ольчев, А.В., 2017. Влияние сплошной рубки леса на эмиссию СО2 с поверхности почвы. Известия РАН. Серия биологическая 2, 190–196. https://doi.org/10.7868/S0002332916060126
Осипов, А.Ф., 2016. Выделение углерода с поверхности почвы спелого сосняка черничного средней
тайги Республики Коми. Почвоведение 8, 982–990. https://doi.org/10.7868/S0032180X16080098
Осипов, А.Ф., 2022. Влияние сплошной рубки на дыхание почвы среднетаежного сосняка черничного Республики Коми. Лесоведение 4, 395–406. https://doi.org/10.31857/S0024114822030111
Осипов, А.Ф., 2023. Эмиссия СО2 с поверхности почвы на 10-летней вырубке среднетаежного сосняка черничного на Европейском севере-востоке России. Почвоведение 9, 1049–1058.
https://doi.org/10.31857/S0032180X23600087
Придача, В.Б., Семин, Д.Е., 2024. Влияние сплошной рубки на составляющие углеродного баланса сосняка черничного Южной Карелии. Трансформация экосистем 7 (3), 64–83. https://doi.org/10.23859/estr-230505
Руднева, Е.Н., Забоева, И.В., Урусевская, И.С., 1981. Почвенно-географическое районирование
центральной и восточной частей европейской территории СССР. Подзолистые почвы центральной и восточной частей европейской территории СССР. Наука, Ленинград, СССР, 200 с.
Aguilos, M., Takagi, K., Liang, N., Ueyama, M., Fukuzawa, K. et al., 2014. Dynamics of ecosystem carbon balance recovering from a clear-cutting in a cool-temperate forest. Agricultural and Forest Meteorology 197, 26–39. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.06.002
Bond-Lamberty, B., Thomson, A.M., 2010. Temperature-associated increases in the global soil respiration record. Nature 464, 579–582. https://doi.org/10.1038/nature08930
Bond-Lamberty, B., Ballantyne, A., Berryman, E., Fluet-Chouinard, E., Jian, J. et al., 2024. Twenty
years of progress, challenges, and opportunities in measuring and understanding soil respiration.
Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 129 (2), e2023JG007637. https://doi.org/10.1029/2023JG007637
Davidson, E.A., Janssens, I.A., Luo, Y., 2006. On the variability of respiration in terrestrial ecosystems: moving beyond Q10. Global Change Biology 12, 154–164. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2005.01065.x
Dymov, A.A., Osipov, A.F., Startsev, V.V., Gorbach, N.M., Severgina, D.A. et al., 2024. Carbon pools and fluxes in mixed coniferous–small-leaved forests and clearcut areas. Eurasian Soil Science 57 (11), 1867–1878. https://doi.org/10.1134/S1064229324601847
FAO, 2010. Global forest resources assessment. FAO, Rome, 122 p.
Ivanov, D., Tatarinov, F., Kurbatova, J., 2020. Soil respiration in paludified forests of European Russia. Journal of Forest Research 31, 1939–1948. https://doi.org/10.1007/s11676-019-00963-4
Korkiakoski, M., Tuovinen, J-P., Penttilä, T., Sarkkola, S., Ojanen, P. et al., 2019. Greenhouse gas and energy fluxes in a boreal peatland forest after clear-cutting. Biogeosciences 16, 3703–3723. https://doi.org/10.5194/bg-16-3703-2019
Kudeyarov, V.N., Kurganova, I.N., 2005. Respiration of russian soils: database analysis, long-term monitoring, and general estimates. Eurasian Soil Science 38, 983‒992.
Kukumägi, M., Ostonen, I., Uri, V., Helmisaari, H.-S., Kanal, A., Kull, O., Lŏhmus, K., 2017. Variation of soil respiration and its components in hemiboreal Norway spruce stands of different ages. Plant and Soil 414, 265–280. https://doi.org/10.1007/s11104-016-3133-5
Kurganova, I., Lopes de Gerenyu, V., Khoroshaev, D., Myakshina, T., Sapronov, D., Zhmurin, V., 2022.
Temperature sensitivity of soil respiration in two temperate forest ecosystems: the synthesis of a 24-year continuous observation. Forest 13, 1374. https://doi.org/10.3390/f13091374
Osipov, A.F., Bobkova, K.S., Dymov, A.A., 2021. Carbon stocks of soils under forest in the Komi Republic of Russia. Geoderma Regional 27, e00427. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2021.e00427
Osipov, A.F., Startsev, V.V., Dymov, A.A., 2024. Influence of clear felling on СО2 emission from surface of podzolic soil of coniferous–deciduous forest (middle taiga, Komi Republic). Eurasian Soil Science 57 (5), 806–813. https://doi.org/10.1134/S1064229323603700
Pongratz, J., Reick, C.H., Raddatz, T., Claussen, M., 2009. Effects of anthropogenic land cover change on the carbon cycle of the last millennium. Global Biogeochemical Cycles 23 (4), GB4001. https://doi.org/10.1029/2009GB003488
Pridacha, V.B., Sazonova, T.A., Novichonok, E.V., Semin, D.E., Tkachenko, Y.N. et al., 2021. Clearcutting impacts nutrient, carbon and water exchange parameters in woody plants in an east Fennoscandia pine forest. Plant and Soil 476, 317–336. https://doi.org/10.1007/s11104-021-05058-w
Schlesinger, W.H., Andrews, J.A., 2000. Soil respiration and the global carbon cycle. Biogeochemistry 48, 7–20. https://doi.org/10.1023/A:1006247623877
Yang, L., Qin, J., Geng, Y., Zhang, C., Pan, J., Niu, S., Wang, J., 2022. Long-term effects of forest thinning on soil respiration and its components in a pine plantation. Forest Ecology and Management 513, 120189. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2022.120189
Yamulki, S., Forster, J., Xenakis, G., Ash, A., Brunt, J., Perks, M., Morison, J.I.L., 2021. Effects of clear-fell harvesting on soil CO2, CH4, and N2O fluxes in an upland Sitka spruce stand in England. Biogoescoence 18, 4227–4241. https://doi.org/10.5194/bg-18-4227-2021