Влияние сплошной рубки на эмиссию СО2 с поверхности подзолистой почвы среднетаежного хвойно-лиственного насаждения (Республика Коми)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Воздействие промышленных рубок на углеродный цикл бореальных лесов в настоящее время освещено недостаточно, что требует получения экспериментальных данных о потоках углерода, в частности дыхании почвы, на вырубках для определения влияния хозяйственной деятельности на круговорот углерода. Цель работы – оценить влияние сплошной рубки на эмиссию СО2 с поверхности почвы хвойно-лиственного насаждения на типичной подзолистой почве (Albic Retisol). Работа выполнена в течение бесснежных периодов с мая по октябрь 2020–2022 гг. в хвойно-лиственном насаждении и его вырубке, проведенной зимой 2020 г. Приведена краткая характеристика погодных условий в годы исследований и динамика температуры почвы на глубине 10 см. Для анализируемых объектов установлена положительная, статистически значимая взаимосвязь между дыханием почвы и ее температурой на глубине 10 см (R2 = 0.17–0.75; p < 0.001). Корреляция с влажностью почвы как положительная, так и отрицательная, статистически незначима, за исключением данных, полученных в 2022 г. в ненарушенном фоновом насаждении. В течение бесснежного периода высокие значения потока СО2 3.90–5.62 г С/(м2 сут) в ненарушенных лесах и 2.3–2.5 г С/(м2 сут) на вырубках наблюдались в июле–августе. В 2021 г. пик выделения смещался на июнь. Сплошная рубка оказывает отрицательное влияние на дыхание типичной подзолистой почвы, уменьшая его в 1.2–1.9 раза в условиях средней тайги Республики Коми. Во время летних месяцев с поверхности почвы выделяется 55–66% от эмиссии C–CО2 в течение бесснежного периода, а вклад вегетационного периода май–сентябрь составляет 84–88%. Полученные данные послужат для определения роли промышленных рубок в углеродном цикле таежных лесов.

Об авторах

А. Ф. Осипов

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: osipov@ib.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0003-0618-9660
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167985

В. В. Старцев

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН

Email: osipov@ib.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0002-6425-6502
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167985

А. А. Дымов

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: osipov@ib.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0002-1284-082X
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167985; Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Атлас почв Республики Коми / Под ред. Добровольского Г.В., Таскаева А.И., Забоевой И.В. Сыктывкар, 2010. 356 с.
  2. Атлас Республики Коми по климату и гидрологии / Под ред. Таскаева А.И. М.: Наука, 1997. 116 с.
  3. Дымов А.А., Старцев В.В. Изменение температурного режима подзолистых почв в процессе естественного лесовозобновления после сплошнолесосечных рубок // Почвоведение. 2016. № 5. С. 599–608.
  4. Дымов А.А., Старцев В.В., Горбач Н.М., Севергинa Д.А., Кутявин И.Н., Осипов А.Ф., Дубровский Ю.А. Изменения почв и растительности при разном числе проездов колесной лесозаготовительной техники (средняя тайга, Республика Коми) // Почвоведение. 2022. № 11. С. 1426–1441.
  5. Дымов А.А. Сукцессии почв в бореальных лесах Республики Коми. М.: ГЕОС, 2020. 336 с. https://doi.org/10.34756/GEOS.2020.10.37828
  6. Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И., Шуляк П.П., Честных О.В. Влияние пожаров и заготовок древесины на углеродный баланс лесов России // Лесоведение. 2013. № 5. С. 36–49.
  7. Карелин Д.В., Азовский А.И., Куманяев А.С., Замолодчиков Д.Г. Значение пространственного и временного масштаба при анализе факторов эмиссии СО2 из почвы в лесах Валдайской возвышенности // Лесоведение. 2019. № 1. С. 29–37.
  8. Карелин Д.В., Почикалов А.В., Замолодчиков Д.Г., Гитарский М.Л. Факторы пространственно-временной изменчивости потоков СО2 из почв южнотаежного ельника на Валдае // Лесоведение. 2014. № 4. С. 56–66.
  9. Кузнецов М.А. Выделение СО2 с поверхности почвы в ельнике чернично-сфагновом // Углерод в лесных и болотных экосистемах особо охраняемых природных территорий Республики Коми. Сыктывкар: ИБ Коми НЦ УрО РАН, 2014. С. 87–94.
  10. Лукина Н.В. Глобальные вызовы и лесные экосистемы // Вестник РАН. 2020. № 6. С. 528–532. https://doi.org/10.31857/S0869587320060080
  11. Машика А.В. Эмиссия диоксида углерода с поверхности подзолистой почвы // Почвоведение. 2006. № 12. С. 1457–1463.
  12. Молчанов А.Г., Курбатова Ю.А., Ольчев А.В. Влияние сплошной вырубки леса на эмиссию СО2 с поверхности почвы // Известия РАН. Серия биологическая. 2017. № 2. С. 190–196.
  13. Осипов А.Ф. Влияние сплошной рубки на дыхание почвы среднетаежного сосняка черничного Республики Коми // Лесоведение. 2022. № 4. С. 395–406. https://doi.org/10.31857/S0024114822030111
  14. Bond-Lamberty B., Thomson A. A global database of soil respiration data // Biogeosci. 2010. V. 7. Р. 1915–1926. https://doi.org/10.5194/bg-7-1915-2010
  15. Čater M., Darenova E., Simončič P. Harvesting intensity and tree species affect soil respiration in uneven-aged Dinaric forest stands // For. Ecol. Manag. 2021. V. 480. P. 118638. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118638
  16. Darenova E., Čater M. Effect of spatial scale and harvest on heterogeneity of forest floor CO2 efflux in a sessile oak forest // Catena. 2020. V. 188. P. 104455. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104455
  17. Davidson E.A., Janssens I.A., Luo Y. On the variability of respiration in terrestrial ecosystems: moving beyond Q10 // Glob. Ch. Biol. 2006. V. 12. P. 154–164. https://doi.org/164. 10.1111/j.1365-2486.2005.01065.x
  18. de Bello F., Valencia E., Ward. D., Hallett L. Why we still need permanent plots for vegetation science // J. Vegetation Sci. 2020. V. 31(5). P. 679–685. https://doi.org/10.1111/jvs.12928
  19. Fu Y., Feng F., Zhang X., Qi D. Changes in fine root decomposition of primary Pinus koraiensis forest after clear cutting and restoration succession into secondary broad-leaved forest // Appl. Soil Ecol. 2021. V. 158. P. 103785. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2020.103785
  20. https://rp5.ru/Погода_в_Сыктывкаре
  21. Ivanov D., Tatarinov F., Kurbatova J. Soil respiration in paludified forests of European Russia // J. For. Res. 2020. V. 31. P. 1939–1948. https://doi.org/10.1007/s11676-019-00963-4
  22. Karelin D., Goryachkin S., Zazovskaya E., Shishkov V., Pochikalov A., Dolgikh A., Sirin A. et al. Greenhouse gas emission from the cold soils of Eurasia in natural settings and under human impact: controls on spatial variability // Geoderma Reg. 2020. V. 22. P. e00290. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2020.e00290
  23. Kohout P., Charvátová M., Štursová M., Mašínová T., Tomšovský M., Baldrian P. Clearcutting alters decomposition processes and initiates complex restructuring of fungal communities in soil and tree roots // The ISME J. 2018. V. 12. P. 692–703. https://doi.org/10.1038/s41396-017-0027-3
  24. Korkiakoski M., Tuovinen J.P., Penttila T., Sarkkola S., Ojanen P., Minkkinen K., Rainne J., Laurila T., Lohila A. Greenhouse gas and energy fluxes in a boreal peatland forest after clear-cutting // Biogeosci. 2019. V. 16. Р. 3703–3723. https://doi.org/10.5194/bg-16-3703-2019
  25. Kukumägi M., Ostonen I., Uri V., Helmisaari H.-S., Kanal A., Kull O., Lŏhmus K. Variation of soil respiration and its components in hemiboreal Norway spruce stands of different ages // Plant and Soil. 2017. V. 414. P. 265–280. https://doi.org/10.1007/s11104-016-3133-5
  26. Kurganova I., Lopes de Gerenyu V., Khoroshaev D., Myakshina T., Sapronov D., Zhmurin V. Temperature sensitivity of soil respiration in two temperate forest ecosystems: the synthesis of a 24-year continuous observation // Forests 2022. V. 13. P. 1374. https://doi.org/10.3390/f13091374
  27. Kurth V.J., Bradford J.B., Slesak R.A., D’Amato A.W. Initial soil respiration response to biomass harvesting and green-tree retention in aspen-dominated forests of the Great Lakes region // For. Ecol. Manag. 2014. V. 328. P. 342−352. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2014.05.052
  28. Kuuluvainen T., Gauthier S. Young and old forest in the boreal: critical stages of ecosystem dynamics and management under global change // For. Ecosyst. 2018. V. 5. P. 26. https://doi.org/10.1186/s40663-018-0142-2
  29. Mäkipää R., Abramoff R., Adamczyk B., Baldy V., Biryol C., Bosela M., Casals P. et al. How does management affect soil C sequestration and greenhouse gas fluxes in boreal and temperate forests? – A review // For. Ecol. Manag. 2023. V. 529. P. 120637. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2022.120637
  30. Morozov G., Aosaar J., Varik M., Becker H., Lõhmus K., Padari A., Aun K., Uri V. Long-term dynamics of leaf and root decomposition and nitrogen release in a grey alder (Alnus incana (L.) Moench) and silver birch (Betula pendula Roth.) stands // Scand. J. For. Res. 2018. V. 34. P. 12–25. https://doi.org/10.1080/02827581.
  31. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing.Vienna, 2020. https://www.R-project.org/
  32. Sun T., Dong L., Zhang L., Wu Z., Wang Q., Li Y., Zhang H., Wang Z. Early stage fine-root decomposition and its relationship with root order and soil depth in a Larix gmelinii plantation // Forests 2016. V. 7(10). Р. 234. https://doi.org/10.3390/f7100234
  33. Vestin P., Mölder M., Kljun N., Cai Z., Hasan A., Holst J., Klemedtsson L., Lindroth A. Impacts of clear-cutting of a boreal forest on carbon dioxide, methane and nitrous oxide fluxes // Forests 2020. V. 11. P. 961. https://doi.org/10.3390/f11090961
  34. Yamulki S., Forster J., Xenakis G., Ash A., Brunt J., Perks M., Morison J. I. L. Effects of clear-fell harvesting on soil CO2, CH4, and N2O fluxes in an upland Sitka spruce stand in England // Biogeosci. 2021. V. 18. P. 4227–4241. https://doi.org/10.5194/bg-18-4227-2021

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Динамика температуры почвы на глубине 10 см. I, II, III – номер декады.

Скачать (166KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024