Пулы и потоки углерода в хвойно-лиственном лесу и на вырубке

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлены результаты количественной оценки пулов и потоков углерода в среднетаежном хвойно-лиственном лесу Республики Коми и их изменений на первый год после сплошной рубки. Показано, что в исходном лесу аккумулировалось до 14.7 кг С/м2. Основные запасы сосредоточены в биомассе древостоя (62.4%), почве (35.5%), биомассе растений напочвенного покрова (1.1%) и крупных древесных остатках (1.0%). В процессе рубки в составе стволовой древесины выносится 6.6 кг С/м2 (44.8% от всех запасов углерода экосистемы или 71.8% от углерода фитомассы древостоя). На первый год после рубки в экосистеме выявлено 8.1 кг С/м2. Из них 7.1% запасов углерода приходится на лесную растительность, 66.8% (5.4 кг С/м2) сосредоточено в почве. На вырубке существенно увеличивается доля крупных древесных остатков 1.9 кг С/м2 (23.4% запасов экосистемы) за счет появления образовавшихся в результате рубки порубочных остатков, которые в будущем окажут влияние на эмиссию диоксида углерода в атмосферу с ее территории. В результате сплошной рубки поступление древесного опада на поверхность почвы сокращается в 42 раза. На вырубке выявлено незначительное (≈ 10%) увеличение эмиссии углекислого газа с поверхности почвы. Рубки приводят к уменьшению выноса углерода из подстилок в составе лизиметрических вод. Полученные данные найдут применение при оценке влияния сплошных рубок на углеродный цикл таежных экосистем.

Об авторах

А. А. Дымов

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: aadymov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1284-082X
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

А. Ф. Осипов

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: aadymov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1563-8587
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

В. В. Старцев

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: aadymov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6425-6502
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Н. М. Горбач

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: aadymov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5099-6868
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Д. А. Севергина

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: aadymov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3464-2744
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

С. А. Огородняя

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: aadymov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7612-2544
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

И. Н. Кутявин

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: aadymov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7840-1934
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

А. В. Манов

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: aadymov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5070-0078
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Список литературы

  1. Аккумуляция углерода в лесных почвах и сукцессионный статус лесов / Под ред. Лукиной Н.В. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2018. 232 с.
  2. Атлас Республики Коми по климату и гидрологии / Под ред. Таскаева А.И. М.: Наука, 1997. 116 с.
  3. Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера / Под ред. Бобковой К.С., Галенко Э.П. СПб.: Наука, 2001. 278 с.
  4. Бобкова К.С., Машика А.В., Смагин А.В. Динамика содержания углерода органического вещества в среднетаежных ельниках на автоморфных почвах. СПб.: Наука, 2014. 270 с.
  5. Бобкова К.С., Тужилкина В.В. Содержание углерода и калорийность органического вещества в лесных экосистемах Севера // Экология. 2001. № 1. С. 69–71.
  6. Богатырев Л.Г., Демин В.В., Матышак Г.В., Сапожникова В.А. О некоторых теоретических аспектах исследования лесных подстилок // Лесоведение. 2004. № 4. С. 17–29.
  7. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
  8. Ведрова Э.Ф. Биогенные потоки углерода в бореальных лесах Центральной Сибири // Известия РАН. Сер. Биологическая. 2011. № 1. С. 77-89.
  9. Долгая В.А., Бахмет О.Н. Свойства лесных подстилок на ранних этапах естественного лесовозобновления после сплошных рубок в средней тайге Карелии // Лесоведение. 2021. № 1. 65–77. https://doi.org/10.31857/S0024114821010022
  10. Дымов А.А., Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Ракина Д.А. Растительный опад в коренном ельнике и лиственно-хвойных насаждениях // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2012. № 3. С. 7–18.
  11. Дымов А.А. Влияние сплошных рубок в бореальных лесах России на почвы (обзор литературы) // Почвоведение. 2017. № 7. С. 787–798.
  12. Дымов А.А. Сукцессии почв в бореальных лесах Республики Коми. М.: ГЕОС, 2020. 336 c. https://doi.org/10.34756/GEOS.2020.10.37828
  13. 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. https://doi.org/10.31857/S0032180X22110028
  14. 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.
  15. Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. М., 1981. 263 с.
  16. Крышень А.М. Растительные сообщества вырубок Карелии. М.: Наука, 2006. 262 с.
  17. Кузнецов М.А. Влияние условий разложения и состава опада на характеристики и запас подстилки в среднетаежном чернично-сфагновом ельнике // Лесоведение. 2010. № 6. С. 54–60.
  18. Лесотаксационный справочник для северо-востока европейской части Российской Федерации (нормативные материалы для Ненецкого автономного округа, Архангельской, Вологодской областей, Республики Коми). Архангельск: Правда Севера, 2012. 672 с.
  19. Лиханова Н.В., Бобкова К.С. Пулы и потоки углерода в экосистемах вырубки ельников средней тайги Республики Коми // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 2. С. 91–100. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-2-091-100
  20. Лукина Н.В. Глобальные вызовы и лесные экосистемы // Вестник РАН. 2020. № 6. С. 528–532. https://doi.org/10.31857/S0869587320060080
  21. Молчанов А.Г., Курбатова Ю.А., Ольчев А.В. Влияние сплошной вырубки леса на эмиссию СО2 с поверхности почвы // Известия РАН. Сер. биологическая. 2017. № 2. С. 190–196.
  22. Мухортова Л.В., Ведрова Э.Ф. Вклад крупных древесных остатков в динамику запасов органического вещества послерубочных лесных экосистем // Лесоведение. 2012. № 6. С. 55–62.
  23. Наквасина Е.Н., Ильинцев А.С., Дунаева А.-А.П. Восстановительные сукцессии повреждений почвенного покрова при проведении рубок ухода в ельнике черничном северной тайги // Лесной вестник. 2021. Т. 25. № 6. С. 11–19. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-6-11-19
  24. Осипов А.Ф., Тужилкина В.В., Дымов А.А., Бобкова К.С. Запасы фитомассы и органического углерода среднетаежных ельников при восстановлении после сплошнолесосечной рубки // Известия РАН. Сер. Биологическая. 2019. № 2. С. 215–224. https://doi.org/10.1134/S0002332919020103
  25. 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
  26. Осипов А.Ф., Старцев В.В., Прокушкин А.С., Дымов А.А. Запасы углерода в почвах лесов Красноярского края: анализ роли типа почвы и древесной породы // Теоретическая и прикладная экология. 2023. № 1. С. 67–74. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2023-1-067-074
  27. Осипов А.Ф., Старцев В.В. Дымов А.А. Влияние сплошной рубки на эмиссию СО2 с поверхности подзолистой почвы среднетаежного хвойно-лиственного насаждения (Республика Коми) // Почвоведение. 2024. № 5. С. 728–737. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050066
  28. Оценка лесов Сибири в условиях глобальных изменений / Под ред. Соколова В.А. и др. СПб.: Наукоемкие технологии, 2023. 326 с.
  29. Панов А.В., Онучин А.А., Зражевская Г.К., Шибистова О.Б. Структура и динамика пулов органического вещества на вырубках в сосняках лишайниковых среднетаежной подзоны Приенисейской Сибири // Известия РАН. Сер. Биологическая. 2012. № 6. С. 658–666.
  30. Паутов Ю.А., Ильчуков С.В. Пространственная структура производных насаждений на сплошных концентрированных вырубках в Республике Коми // Лесоведение. 2001. № 2. С. 27–32.
  31. Побединский А.В. Изучение лесовосстановительных процессов. М., 1966. 65 с.
  32. Подзолистые почвы центральной и восточной частей европейской территории СССР. Л.: Наука, 1981. С. 118–152.
  33. Полевой определитель почв России. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. 182 с.
  34. Приказ Минприроды России от 27.05.2022 N 371 “Об утверждении методик количественного определения объемов выбросов парниковых газов и поглощений парниковых газов”. Официальный интернет-портал правовой информации http://pravo.gov.ru, 29.07.2022
  35. Птичников А.В., Карелин Д.В., Котляков В.М., Паутов Ю.А., Боровлев А.Ю., Кузнецова Д.А., Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И. Применимость международных индикаторов оценки нейтрального баланса деградации земель к бореальным лесам России // Доклады РАН. 2019. Т. 489. № 2. C. 195–198. https://doi.org/10.31857/S0869-56524892195-198
  36. Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России / Под ред. Кудеярова В.Н. и др. М.: Наука, 2007. 315 с.
  37. Робакидзе Е.А., Торлопова Н.В., Бобкова К.С. Химический состав жидких атмосферных осадков в старовозрастных ельниках средней тайги // Геохимия. 2013. № 1. С. 72–83. https://doi.org/10.7868/S001675251211009X
  38. Старцев В.В., Севергина Д.А., Дымов А.А. Динамика содержания водорастворимых форм углерода и азота почв в первые годы после сплошной рубки // Почвоведение. 2024. № 6. С. 797–812. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060028
  39. Стороженко В.Г. Устойчивые лесные сообщества. Теория и эксперимент. Тула: Гриф и К., 2007. 192 с.
  40. Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Смагина М.В., Глаголев М.В., Шевченко Е.М., Хайдапова Д.Д., Губер А.К. Моделирование динамики органического вещества почв. М.: Изд-во МГУ, 2001. 120 с.
  41. Тебенькова Д.Н., Гичан, Д.В., Гагарин Ю.Н. Влияние лесоводственных мероприятии на почвенныи углерод: обзор // Вопросы лесной науки. 2022. Т. 5. № 4. С. 21–58. https://doi.org/10.31509/2658-607x-202252-116
  42. Тужилкина В.В. Структура фитомассы и запасы углерода в растениях напочвенного покрова еловых лесов на северо-востоке европейской России // Растительные ресурсы. 2012. Т. 48. № 1. С. 44–50.
  43. Умарова А.Б. Преимущественные потоки влаги в почвах: закономерности формирования и значение в функционировании почв. М.: ГЕОС, 2011. 266 с.
  44. Щепащенко Д.Г., Мухортова Л.В., Мартыненко О.В., Коротков В.Н., Карминов В.Н. Применение минеральных удобрений в лесном хозяйстве и углеродный бюджет лесов // Агрохимия. 2023. № 9. С. 81–96. https://doi.org/10.31857/S0002188123090107
  45. Almaraz M., Simmond M., Boudinot F.G., Di Vittorio A.V., Bingham N., Khalsa S.D.S., Ostoja S. et al. Soil carbon sequestration in global working lands as a gateway for negative emission technologies // Global Change Biol. 2023. V. 29. P. 5988–5998. https://doi.org/10.1111/gcb.16884
  46. Chertov O., Komarov A., Loukianov A., Mikhailov A., Nadporozhskaya M., Zubkova E. The use of forest ecosystem model EFIMOD for research and practical implementation at forest stand, local and regional levels // Ecological Modelling. 2006. V. 194. P. 227–232.
  47. 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
  48. IPCC Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva: IPCC, 2007. 104 p.
  49. 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
  50. 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
  51. Kutyavin I.N. Vertical-fractional structure of aboveground phytomass of the tree layer of pine forests in the northern ural foothills (Komi Republic) // Contemporary Problems of Ecology. 2021. V. 14. P. 743–749. https://doi.org/10.1134/S1995425521070118
  52. Mamkin V. Mukhartova Yu.V., Diachenko M., Kurbatova J. Three-year variability of energy and carbon dioxide fluxes at clear-cut forest site in the European southern taiga // Geography Environment Sustainability. 2019. V. 12(2). P. 197–212. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2019-13
  53. 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
  54. Osipov A.F., Bobkova K.S., Dymov A.A. Carbon stocks of soils under forest in the Komi Republic of Russia // Geoderma Reg. 2021. V. 27. P. e00427. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2021.e00427
  55. Portillo-Estrada M., Korhonen J.F.J. Pihlatie M., Pumpanen J., Frumau A.K.F., Morillas L., Tosens T., Niinemets Ű. Inter- and intra-annual variations in canopy fine litterfall and carbon and nitrogen inputs to the forest floor in two European coniferous forests // Annals Forest Sci. 2013. V. 70. P. 367–379. http://dx.doi.org/10.1007/s13595-013-0273-0
  56. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, 2022. https://www.R-project.org/
  57. Scharlemann J.P., Tanner E.V.J., Hiederer R., Kapos V. Global soil carbon: understanding and managing the largest terrestrial carbon pool // Carbon Manag. 2014. V. 5. P. 81–91. https://doi.org/10.4155/cmt.13.77
  58. Schepaschenko D., Moltchanova E., Shvidenko A., Blyshchyk V., Dmitriev E., Martynenko O., See L., Kraxner F. Improved estimates of biomass expansion factors for russian forests // Forests. 2018. V. 9. P. 312. https://doi.org/10.3390/f9060312
  59. Smith P., Cotrufo M.F., Rumpel C., Paustian K., Kuikman P.J., Elliott J.A., Mcdowell R. et al. Biogeochemical cycles and biodiversity as key drivers of ecosystem services provided by soils // Soil. 2015. V. 1. P. 665–685.
  60. Woziwoda B., Parzych A., Kopeć D. Species diversity, biomass accumulation and carbon sequestration in the understorey of post-agricultural Scots pine forest // Silva Fennica. 2014. V. 48. P. 23.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Углерод в составе биомассы растений напочвенного покрова в среднетаежном хвойно-лиственном насаждении и на вырубке: 1 – кустарнички; 2 – травы, в том числе низшие растения (хвощи, плауны, папоротники); 3 – мхи. Цифры над диаграммой – среднее ± ошибка среднего, г/м2. Цифры на диаграмме – доля компонента в общих запасах, %.

Скачать (179KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Вклад углерода (%) в крупных древесных остатках в исходном лесу и на вырубке.

Скачать (398KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Поток C–CО2 с поверхности исходного хвойно-лиственного леса (ИЛ) и в первый год после его сплошной рубки.

Скачать (213KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Вклад углерода отдельных пулов в исходном лесу (ИЛ) и на вырубке: 1 – запасы в почвах; 2 – биомасса растений напочвенного покрова; 3 – крупные древесные остатки (сухостой, валеж, пни; на вырубке добавляются порубочные остатки, в том числе вновь образованные пни); 4 – запасы в подросте; 5 – запасы в древостое.

Скачать (178KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024