<<
>>

ПОТОКИ, ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ЭМИССИЯ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВВ ЗАБОЛОЧЕННЫХ ПОЧВАХ


А.В. Смагин1, М.В. Смагина, Т В. Глухова2
!МГУ, факультет почвоведения;
*Институт лесоведения РАН, Московская обл.
Болотные экосистемы являются мощным резервуаром органического углерода на планете.
По данным [7] в составе торфяной залежи аккумулируется не менее 15% глобальных запасов углерода почвенного покрова, что соответствует 180-260 млрд. тС. При этом 114-118 млрд. тС [1,2], то есть как минимум 40% мирового запаса сосредоточено в торфяниках России. Учитывая существенное значение болот в проблеме парникового эффекта и распространенность этих экосистем на территории нашей страны, следует признать изучение газовой функции болот одной из наиболее приоритетных задач отечественной экологии и смежных дисциплин. Очевидно, что нерациональная хозяйственная деятельность по освоению болотных экосистем может привести к их разрушению и мобилизации значительных количеств
пдаваемого веками углерода в виде С02. Вместе с тем природные забоченные земли выступают в качестве мощного источника другого парнико- Л° о газа — метана. По современным оценкам от 1/4 до 1/3 глобального ^поизводства СН4 (560 млн. т/год) приходится на долю переувлажненных земель, в состав которых в первую очередь входят болотные массивы [7]. умеренное осушение способствует формированию метанотрофного фильтра в поверхностных горизонтах торфяной залежи и резкому сокращению выделения СН4 в атмосферу. Таким образом, возможность управления газовой функцией заболоченных земель заключается в поддержании оптимального уровня почвенно-грунтовых вод, при котором с одной стороны не происходит значительного разрушения торфяника, а с другой — минимизирована эмиссия метана. Очевидно, что реакция болотных экосистем на изменение водного режима, а, значит, и параметры оптимального функционирования этих объектов не могут быть достоверно определены без предварительного изучения внутрипочвенных механизмов генерирования, переноса и выделения газообразных веществ. Последняя задача составила предмет данного исследования, где указанные процессы оценивались количественно по данным о профильном распределении, эмиссии и диффузии парниковых газов.
Экспериментальный материал был собран в летние полевые сезоны 1997-98 г. на стационарах ф-та почвоведения МГУ (Московская обл., Солнечногорский р-н, п. Чашниково), Ин-та лесоведения РАН (Тверская обл., Западнодвинский р-н, д. Сосвятское) и Ин-та микробиологии РАН (Томская обл., Бакчарский р-н, п. Плотниково). Участок №1 находится в притеррасном понижении поймы р. Клязьма на заболоченной территории грунтового питания, подверженной осушительной мелиорации (УОПЭЦ Чашниково). Две следующих опытных площади расположены на территории низинного болота смешанного типа увлажнения под черноолынаником крупнотравнопапоротниковым (№2) и черноолыиаником болотно-травяным (№3) (Западнодвинский стационар, объект «Грустинка»). Участок №2 не подвержен осушению и, УПГВ на нем за период наблюдений (июль-октябрь 97) находился в пределах 10-17 см. На дренированном участке №3 почвенно-грунтовые воды залегали существенно глубже (60-80 см) и лишь осенью после обильных осадков поднимались до отметок 30-40 см. Последний объект (№4) является элементом типичного западносибирского верхового болота атмосферного питания под травяно-сфагновой растительностью. Дренажная сеть оказывает слабое воздействие на исследуемую территорию, в результате чего УПГВ в течение полевого сезона редко снижается до глубин 10-12 см и в основном варьирует в пределах верхних 5 см торфяной залежи.

Результаты полевых наблюдений за профилем концентраций парниковых газов (С02, СН4) с использованием стационарных мембранных пробо

отборников [4] выявили наличие экстремума в их вертикальном распр^ лении (рис.1). Это означает наличие двустороннего градиента концентра^ и, соответственно, противоположно направленных вертикальных Диффу^ онных потоков газов. Для их оценки были определены эффективные коза фициенты диффузии газов в зависимости от пористости аэрации (D(Ilg)) (рис.2). В отличие от работы [3] функция D(Tlg) впервые изучалась во BcejJ диапазоне естественного варьирования, включая состояния предельно^ влагонасьнцения. Расчет потоков показал, что геотропический вертикальны! перенос в неосушенных торфяниках (q= 4-30 мг/м2час для ССЬ и 0,1-2 мг/м2час для СИ*) часто превьппает восходящий (q= 2-6 и 0,06-1 мг/м2час) что связано с наличием воздухоносной пористости и значительными града, ентами концентраций в нижних слоях.

В осушенных объектах доминирует восходящая диффузия, обеспечивающая на 80-100% эмиссию газов с поверхности. Определение гросс-продукции СО2 почвой (V) с помощью балансовой кинетической модели [4] выявило, что этот показатель превьппает на 13-23 % эмиссию газа. Так для объекта №2 суммарная за июль-октябрь величина V составила 108 г/м^, а эмиссия — 84 г/м2; для объекта №3 — 577 г/м2 при эмиссии 500 г/м^ Разница обусловлена аккумуляцией, геотропическим переносом и последующим латеральным стоком растворенного газа. Сопоставление данных о поступлении

стительных остатков [6] и его минерализации в виде парниковых газов ^ ^плавкой на дыхание корней на объектах 2 и 3 показало, что депонирова- с Пс -Тд^пда имеет место только в неосушенных болотных экосистемах.

Рис.2. Эффективные коэффициенты диффузии СОг (объект №1) и СН4 (объект №4) в болотных почвах, см2 час'1


[1] Вомперский С.Э. и др. Заболоченные органические почвы и болота России и запасы в их торфах// Почвоведение. 1994. № 12. С. 17-25. [2] Ефремова Т.Т. и др. Запасы и содержание соединений углерода в болотных экосистемах России// Почвоведение. 1997. № 12. С. 1470-1477. [3] Икконен Е.Н., Толстогузов О.В Диффузия углекислого газа в торфяной почве верхового болота // Почвоведение. 1996. № 7. С. 868-872. [4] Смагин А.В. Анализ поведения углекислого газа в почве // Вестн. МГУ сер 17. 1998. № 4. С. 28-35. [5] Смагин А.В., Смирнов Г.В. Методы определения эффективных коэффициентов диффузии СО2 в почве // Вестн. МГУ. сер 17. 1996. № 2 С 3-10 [6] Смагина М.В. Микроорганизмы и экологические особенности трансформации органического вещества в осушаемых болотных лесах. Автореф. дисс. канд биол. наук. Красноярск, 1988. [7] Bridges Е.Н., Batjes N.H. Soil gaseous emission and global climatic change // Geography. 1996. V. 81 (2). P.155-169. 
<< | >>
Источник: С.Э. Вомперский. Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования. Материалы совещания. 1999

Еще по теме ПОТОКИ, ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ЭМИССИЯ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВВ ЗАБОЛОЧЕННЫХ ПОЧВАХ:

  1. МОДЕЛЬ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭМИССИЙ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ НА ТОРФЯНИКАХ Н. В. Лещинская, T. Д. Ярмошук, A. Тиле, M. Mинке, В. А. Рыжиков
  2. ЭМИССИЯ сн4
  3. эмиссия со2
  4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭМИССИИ МЕТАНА ИЗБОЛОТ В АТМОСФЕРУ
  5. ПОД ОДНИМ «ОДЕЯЛОМ»: ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ И ВЫЗЫВАЮЩИЕ ЕГО ГАЗЫ
  6. 2.3.3. Поток информации
  7. Рядовые парникового фронта: оксид азота(1), фреоны и другие
  8. ПОСТОЯННЫЙ ПОТОК ГРУНТОВЫХ вод
  9. 2.3.5. Внутриклеточный поток веществ
  10. Многоликий метан: второй по значимости парниковый газ
  11. ЭМИССИЯ C02 ИЗ БОЛОТ ЮЖНО-ТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫЗАПАДНОЙ СИБИРИ
  12. БИОМАССА И ПОТОК ЭНЕРГИИ
  13. Геохимическое влияние газовых потоков на почвенный покров газоносных территорий