<<
>>

ОЦЕНКА ПЕРЕНОСА МЕТАНА ИЗ ПОЧВЫ В АТМОСФЕРУБОЛОТНЫМИ РАСТЕНИЯМИ

 
М.В. Глаголев1, С.А. Голышев2, С.Ю. Фирсов3
Институт микробиологии РАН, Москва; 2МГУ, биологический факуль-
тет; 3Московский городской дворец творчества детей и юношества
Введение.
Среди экосистем одну из ведущих позиций по выделению метана занимают болота. Наряду с исследованием процессов образования и потреблением метана, необходимо изучение механизмов его транспорта от мест синтеза к местам потребления и в атмосферу, т.к. некоторые взаимосвязи между факторами среды и интенсивностью эмиссии газа определяются именно механизмом транспорта. Например для чисто диффузионного механизма не следует ожидать взаимосвязи между атмосферным давлением и интенсивностью эмиссии. Кроме того, понимание механизма транспорта важно и при разработке методов воздействия на метанобразующие природные системы с целью снижения потока этого газа из почвы в атмосферу.
Известны следующие механизмы транспорта: диффузия газа через воду воздух, заполняющие поры в грунте, пузырьковый перенос и транспорт газа посредством растений [7]. В работе рассматривается эксперимент, позвск ляющий оценить интенсивность переноса СН4 через растения.
Объекты и методы исследования. Работы проводились в июле 1998 года на Бакчарском болоте (Томская область, Бакчарский район, 152 км по трассе Томск-Бакчар, 56°5Г с.ш., 82°53' в.д.) в районе почвенного стационара «Плотниково» Института Почвоведения и Агрохимии СО РАН. Это верховое сфагновое болото является частью Большого Васюганского болота, расположенного в Западно-Сибирской низменности.
Для улавливания выделяющегося газа использовались стеклянные воронки с площадью широкой части 172 см2. Узкий конец каждой воронки герметично закрывался с помощью резиновой пробки, через которые проходила металлическая трубка диаметром 2-3 мм, соединенная с резиновым шлангом длинной 0,5 м. Шланг заканчивался малой стеклянной воронкой с диаметром широкой части 1 см. Воронки укреплялись в деревянном штативе на затопленном участке грунта узкой частью вверх, так, чтобы широкое основание воронки оказывалось на несколько сантиметров ниже уровня воды. После установки воронки заполнялись водой до контрольной отметки, нанесенной на ножке воронки. Контролем служили воронки на участках, покрытых только лишь Sphagnum fuscum (сосудистые растения отсутствовали). В опытах воронки помещали на известное число растений определенных видов. Исследовались: Carex rostrata, Eriophorum vagi па turn, Menyan- thes trifoliata, Equisetum palustre, Oxycoccus palustris, Sphagnum magellani- cum. Sphagnum fuscum (мхи присутствовали и в воронках, содержащих сосудистые растения). Регулярные измерения проводились в течение 9-дневного эксперимента с периодичностью в среднем 1 раз в 40 часов. Пробы газа отбирались шприцем сквозь пробку в малой воронке на конце шланга. Концентрация метана определялась с помощью газового хроматографа ХПМ-4 с пламенно-ионизационным детектором. Для расчета массы метана в пробе использовалось уравнение состояния идеального газа. По завершении эксперимента растения были срезаны на уровне мха, высушены и взвешены. Статистическую обработку результатов измерений и расчетов проводили при помощи критерия Стьюдента [1].
Результаты и обсуждение.
В большинстве опытов с высокой надежностью было показано различие потоков метана в опыте (где присутствовали сосудистые растения) и контроле (где сосудистые растения отсутствовали), а также различие потоков метана в условиях затенения и при естественном режиме освещения (табл, 1). Был вычислен поток метана в расчете на сухой вес находившихся внутри воронки стеблей растений (табл. 2).
1: Надежность различия потоков метана по критерию Стьюдента

Вариант

Надежность различия потока при расчете на

количество стеблей

массу стеблей

' ?г. vaginatum/контроль

поток не рассчитывали

lt;0,95

Er. vaginatum: свет/темнота

lt;0,95

lt;0,95

С. rostrata/котрояъ

поток не рассчитывали

0,9999

С. rostrata: свет/темнота

0,96

lt;0,95

Ы. trifoliata/котропъ

поток не рассчитывали

0,995

U. tnfoliata: свет/темнота

0,998

0,998

Е. palustre/котропъ

поток не рассчитывали

0,9998

Е. pa lustre: свет/темнота

0,997

0,997

0. palusths/котропъ

поток не рассчитывали

0,9999999

Табл. 2. Поток метана через различные растения.

Растение

Поток метана (мгС/г/час)


Среднее значение Абсолютная погрешность

Er. vaginatum

0,01

0,01

С. rostrata

0,097

0,046

М. tnfoliata

0,032

0,016

О. palustris

0,0042

0,0012

Sph. sp.

0,0004

0,0003

Е. palustre

о,п

0,05

Полученные результаты в основном находятся в соответствии с результатами других авторов. Так, в [2] было показано, что основную роль в транспорте метана из затопленных почв рисовых полей играют растения риса, а в [3], что некоторые водные растения (Avicennia nitida, Cladium jamaicense, Eleocharis interstincta, Glyceria striata, Juncus effusus, Nymphaea odorata, Nuphar luteum, Peltandra virginica, Pontederia cordata, Sagittaria graminea, S. lancifolia, Typha latifolia, Zizaniopsis miliacea) способны обеспечить скорость эмиссии метана от 0,1 до 14,8 мг/день/растение. В работе [8] утверждается, что в болотах с доминированием Сагех (расположенных на территории Квебека и Онтарио) более 90% эмиссии происходит за счет транспорта, обусловленного растениями.
Несколько удивительно отсутствие в наших опытах значимого потока через Eriophorum vaginatum, тогда как в [6] сообщалось о том, что удаление этого растения (два участка в северных болотах Швеции) уменьшало поток метана на 55-85%. Также наши результаты несколько расходятся с результатами из [4], где было показано, что растения обеспечивают доминирующий транспортный путь для метана, независимо от уровней освещенности или фотосинтеза (правда, в условиях тундры). Мы не обсуждаем здесь механизм транспорта, хотя в литературе высказывались по крайней мере 2 гипотезы: об активном [8] и пассивном переносе по корням и стеблям растений за счет молекулярной диффузии [5,8].
Авторы выражают признательность администрации МГДТДиЮ за финансовое содействие.
[1] Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. 192 с. [2] Nouchi I., Mariko S. Mechanism of Methane Transport by Rice Plants // Biogeochemistry of global change: radiatively active trace gases. (R.S. Orem- land, ed.). New York; London: Chapman amp; Hall, 1993. P. 336-352. [3] Sebacher D.I., et al. Methane emissions to the atmosphere through aquatic plants // J. Environ. Qual., 1985. V. 14. P. 40-46. [4] Tom M.S., Chapin F.S. Environmental and biotic controls over methane flux from arctic tundra // Chemosphere, 1993. V. 26. P. 357-368. [5] Van der Gon H.A.C.D., van Breemen N. Diffusion-controlled transport of methane from soil to atmosphere as mediated by rice plants // Biogeochemistry. 1993. V. 21. P. 177-190. [6] Waddington J.M., et al. Water table control of CH4 emission enhancement by vascular plants in boreal peatlands // J. Geoph. Res. 1996. V. 101. P. 22775-22785. [7] Walter B.P., et al. A process-based model to derive methane emissions from natural wetlands // Geoph. Res. Letters, 1996. V. 23. P. 3731-3734. [8] Whiting G.J., Chanton J.P. Plant- dependent CH4 emission in a subarctic Canadian fen // Global Biogeoch. Cycles. 1992. V. 6. P. 225-231.
<< | >>
Источник: С.Э. Вомперский. Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования. Материалы совещания. 1999

Еще по теме ОЦЕНКА ПЕРЕНОСА МЕТАНА ИЗ ПОЧВЫ В АТМОСФЕРУБОЛОТНЫМИ РАСТЕНИЯМИ:

  1. 5.3. Оценка уровня обобщения и абстрагирования в тестах на перенос
  2. САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ПОЧВЫ
  3. О зависимости продуктивности растений от свойств почвы.
  4. ВЛИЯНИЕ ЖИВОТНЫХ НА ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ
  5. Необходимость защиты почвы и растений от неблагоприятных природных явлений
  6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ШТАММОВ БАКТЕРИЙРОДОВ PSEUDOMONAS И AZOTOBACTERДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ БОЛЕЗНЕЙИ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
  7. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭМИССИИ МЕТАНА ИЗБОЛОТ В АТМОСФЕРУ
  8. ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОКИСЛЕНИЕ МЕТАНА ВВЕРХОВОМ БОЛОТЕ, ТВЕРСКАЯ ОБЛАСТЬ
  9. 6-9. Горизонтальный перенос и генное единство природы
  10. ЭОЛОВЫЙ ПЕРЕНОС
  11. МИКРОБНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ МЕТАНА, ДИОКСИДА УГЛЕРОДАИ ЗАКИСИ АЗОТА В ОКУЛЬТУРЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВАХ В. В. Новиков, А. Л. Степанов, А. И. Поздняков
  12. Перенос возбудителей болезни непосредственно людьми.
  13. Энергосберегающие способы основной обработки почвы в технологии возделывания кукурузы Водный режим почвы
  14. ГУСЕВ Юрий Сергеевич. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БЕЛКА VirE2 В ПЕРЕНОСЕ оцДНК ВЭУКАРИОТИЧЕССКИЕ КЛЕТКИ, 2014
  15.   ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОРМОВ 7.1.1. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЗЕЛЕНЫХ КОРМОВ