Координатор: акад. Ваганов Е. А.
Исполнители: ИЛ, ИГCО, ИОА, СИФИБР, КНЦ, ЧИПР СО РАН
Анализ сезонной и годичной динамики чистого газообмена (NEE) типичной лесной экосистемы средней тайги показал, что с мая по октябрь экосистема представляет собой “сток” СО2 и ее аккумулирующая активность достаточно высока — до 0,4 моль С× м–2× сут.–1, что вполне сравнимо с данными для бореальных лесов Европы и Канады. Несмотря на то что с октября по май древостой был слабым источником СО2 в атмосферу (0,05 моль С× м–2× сут.–1), начало фотосинтетической активности наблюдалось одновременно с установлением среднесуточных температур воздуха выше 0 ° С. Фотосинтетическая активность кроны достигала максимума в начале августа. При этом GPP составляла 46,6 моль С× м–2× год–1 для 1999 г. и 52,3 моль С× м–2× год–1 для 2000 г. Показано, что исследуемый древостой являлся значительным аккумулятором атмосферного СО2 в исследуемые годы, при этом среднее значение NEE составляло 13 моль С× м–2× год–1. Средняя интенсивность дыхания экосистемы в период вегетации составляла 1,6 мкмоль× м–2× с–1, что примерно втрое ниже значений, приводимых для лесов Канады и Швеции. Установлено, что около 66 % дыхания экосистемы составляло дыхание почвы, 16 % — дыхание стволов и около 18 % — ночное дыхание хвои.
Разработан теоретико-экспериментальный метод оценки годичного депонирования углерода в болотных экосистемах, в котором объединены определение возраста сфагновой колонки по хронологиям радиального прироста укоренившихся в торфяной залежи деревьев сосны и модель роста и разложения торфяной залежи. Проверка метода осуществлена на нескольких экспериментальных болотах в средне-таежной зоне и показала высокое соответствие расчетных и измеренных величин годичного аккумулирования углерода. Важные достоинства метода: 1) возможность использования для большого числа болотных экосистем; 2) достаточно просто измеряемые характеристики торфяной залежи (рис. 1).
Рис. 1. Схема сбора образцов (h - высота сфагновой колонки от гипокотиля сосны (Pinus sylvestris) до верхнего уровня сфагновой подушки) (а) и зависимость биомассы колонки от возраста (б). Fig. 1. The method of sampling (h - sphagnum column from hypocotile of pines (Pinus sylvestris) to surface) (а), the relationship between biomass of sphagnum column and age (б). |
Установлено, что на экспериментальных пожарах скорость распространения составляла от 9 м/мин при высокоинтенсивном до 2,0 м/мин при низкоинтенсивном пожаре, соответственно интенсивность варьировала от 6513 до 372 кВт/м, а глубина прогорания — от 6,4 до 3,3 см. Выявлена тесная связь скорости распространения, глубины прогорания и количества сгоревших горючих материалов с канадскими показателями пожарной опасности по условиям погоды (корреляционное отношение от 0,76 до 0,98). эмиссия углерода при пожаре также хорошо коррелирует с этими показателями. В сосняках подзоны средней тайги эмиссия углерода варьирует от 3,2 до 10,6 т/га в зависимости от интенсивности пожара (кВт/м) (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость эмиссии углерода в атмосферу от интенсивности лесного пожара в среднетаежных сосняках Центральной Сибири. Fig. 2. The relationship between carbon emission and fires in pine forest of Central Siberia. |
Проведена оценка участия крупных беспозвоночных в процессах аккумуляции биогенных элементов в зависимости от эдафоклиматических условий. В соответствии со структурой почвенного покрова лесотундры и таежной зоны Красноярского края по запасам биомассы крупных беспозвоночных почвы располагаются в следующем порядке: песчаные подзолы < серые почвы < криоземы типичные <
< подбуры охристые. Минимальное количество углерода (0,2 кг/га) и азота (0,05 кг/га) аккумулируется педокомплексами песчаных подзолов. На биомассу педобионтов в серых почвах приходится углерода и азота соответственно 13,2 и 2,5 кг/га. Криоземы и подбуры занимают промежуточное положение: в криоземах углерод и азот биомассы составляют 6,0 и 1,2, в подбурах 2,2 и 0,4 кг/га соответственно.
Хвойные в отличие от березняков аккумулируют вдвое более высокие запасы углерода в подстилке и мертвом корневом материале. При близкой интенсивности опада эти различия обусловлены меньшей относительной скоростью разложения растительных остатков хвойного опада. В березняках основной компонент опада — листья — разлагается со скоростью k = 0,45 год–1, для корней k = 0,14 год–1, в сосняках k = 0,23 и 0,06 год–1, в лиственничниках k = 0,21 и 0,10 год–1 соответственно для хвои и корней. Разложение растительных остатков сопровождается новообразованием гумусовых веществ. На новообразование гумуса (СNhum) расходуется около 20 % годового освобождения углерода при разложении.
Замещение лесных экосистем агроценозами (АГЦ) вносит коренные изменения в биологический круговорот элементов, существующий в природе. Фитомасса АГЦ в таежной подзоне (2,4 т С× га–1) в 20—25 раз ниже, чем в лесной экосистеме. За период использования в качестве пахотных угодий в почвах (в верхнем обрабатываемом слое) запас стабильного гумуса практически не изменился: в зависимости от типовой принадлежности его колебания в лесных экосистемах составляют 28,04—60,70 т С× га–1, в агроэкосистемах — 37,34—63,39 т С× га–1.
Список основных публикаций
Оглавление | Далее |