Балансовая оценка динамики диоксида углерода в почве больших лизиметров МГУ

Аннотация

На количественном уровне в 2-х летнем почвенно-лизиметрическом эксперименте оценены основные составляющие баланса СО₂ – эмиссия с поверхности, вынос с лизиметрическим стоком и динамика запасов в 1,5 метровой почвенной толще с учетом межфазных равновесий. Показан значительный (до 22-92%) вклад лизиметрического стока в общий газообмен в холодное время (осень-зима) на фоне малой (0,3-3,7%) доли во время вегетации (весна-лето). Из-за инерционности и нестационарности внутрипочвенных процессов аккумуляции/разгрузки газа эмиссия с поверхности не отражает адекватно гросс-продуцирование СО₂ объемом почвы, занижая в весенне-летний период и завышая осенью. Полученная за 2-х летний срок корреляция эмиссии и гросс-продуцирования СО₂ указывает на возможность 1,3-1,4 –кратного занижения диссимиляционной составляющей круговорота углерода при традиционной  эмиссионной оценке почвенного дыхания. 

Литература

1. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М., 1986.

2. Взаимодействие почвенного и атмосферного воздуха. М., 1985.

3. Журавлев Р. В. Восстановление пространственно-временной структуры источников и стоков диоксида углерода по данным глобальных наблюдений: Автореф. дис. … канд. ф.-м. наук. Долгопрудный, 2012.

4. Заварзин Г.А. Круговорот углерода на территории России // Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии. Пущино, 2000.

5. Курганова И.Н.  Эмиссия и баланс диоксида углерода в экосистемах России: Автореф. дис. … докт. биол. наук. М., 2010.

6. Курганова И.Н., Кудеяров В.Н. Возможен ли значительный положительный дисбаланс круговорота углерода (сток) на территории России? // ДОСиГИК. 2015. Т. 6. № 1.

7. Кузяков Я.В. Составляющие потока СО₂ из почвы и их разделение // Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии. Пущино, 2000.

8. Макаров Б.Н. Газовый режим почвы. М., 1988.

9. Нильссон С.. Ваганов Е.А., Швиденко А.З. и др.Углеродный бюджет растительных экосистем России // Доклады Академии Наук. 2003. Т. 293. №4.

10. Орлов Д.С. Химия почв. М., 1992.

11. Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России. М., 2007.

12. Рысков Я.Г., Рыскова Е.А., Кудеяров В.Н. Вынос свободной растворенной углекислоты реками с территории России // Эмиссия и сток парниковых газов на территории северной Евразии / Под ред. Н.П. Лаверова. Пущино, 2004.

13. Смагин А.В. Анализ поведения углекислого газа в почве // // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1998. № 4.

14. Смагин А.В. Газовая фаза почв. М., 2005.

15. Смагин А.В. Дискуссионные вопросы теории парникового эффекта и газообмена почвы с атмосферой // Экологическое почвоведение: этапы развития, вызовы современности. К 100-летию Глеба Всеволодовича Добровольского / Под ред. С.А. Шобы, Н.О. Ковалевой. М., 2015.

16. Смагин А.В. Проблема неучтенного стока углерода и возможная роль гетерофазных физических барьеров в ее решении (краткий аналитический обзор) // Экол. вестн. Сев. Кавказа. 2020. Т. 16.  № 1.

17. Теории и методы физики почв. М., 2007.

18. Умарова А.Б., Шеин Е.В., Архангельская Т.А. Особенности формирования элементов водного режима дерново-подзолистых почв в годовой, сезонной и суточной динамике // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2002. № 3.

19. Chevallier F., Palmer P.I., Feng L. et al. Toward robust and consistent regional CO₂ flux estimates from in situ and spaceborne measurements of atmospheric CO2 // Geophys. Res. Lett. 2014. Vol. 41.

20. Ciais P., Canadell J., Luyssaert S. et al. Can we reconcile atmospheric estimates of the Northern terrestrial carbon sink with land-based accounting? // Current Opinion in Environmental Sustainability. 2010. Vol. 2.

21. Dolman H., Shvidenko A. The carbon balance of Russia // Geophysical Research Abstracts. 2013. Vol. 15, EGU2013-1888-1.

22. Ito A. A global scale simulation of the CO₂ exchange between the atmosphere and the terrestrial biosphere with a mechanistic model including stable carbon isotopes, 1953-1999 // Tellus B., 2003. Vol. 55.

23. Mastepanov M., Sigsgaard Ch., Dlugokencky E.J. et al. Large tundra methane burst during onset of freezing // Nature. 2008. Vol. 456(4).

24. Nilsson S., Shvidenko A., Stolbovoi V. M. et al. Full carbon account for Russia. IIASA Interim Report. Laxenburg, 2000.

25. Pan Y., Birdsey R.A., Fang J. et al. A large and persistent carbon sink in the world’s forests // Science. 2011.V. 19.

26. Redeker, K.R., Baird, A.J., Teh, Y.A. Quantifying wind and pressure effects on trace gas fluxes across the soil–atmosphere interface // Biogeosciences. 2015. Vol.12.

27. Roland M., Vicca S., Bahn M. et al. Importance of nondiffusive transport for soil CO₂ efflux in a temperate mountain grassland. // J. of Geophysic. Res.: Biogeosciences. 2015. N 120 (3).

28. Sanchez-Canete E.P., Kowalski A.S., Serrano-Ortiz P. et al. Deep CO₂ soil inhalation/exhalation induced by synoptic pressure changes and atmospheric tides in a carbonated semiarid steppe // Biogeosciences. 2013. N 10.

29. Simunek J., van Genuchten M.Th., Sejna M. The HYDRUS software package for simulating two- and three-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably-saturated media. Technical Manual, Version 1.0. PC Progress, Prague, Czech Republic. 2006.

30. Takle E.S., Massman W.J., Brandle J.R. et al. Influence of high-frequency ambient pressure pumping on carbon dioxide efflux from soil // Agricultural and Forest Meteorology. 2004. N 124.

31. Smagin A.V., Sadovnikova N.B., Vasenev V.I., Smagina M.V. Biodegradation of Some Organic Materials in Soils and Soil Constructions: Experiments, Modeling and Prevention. // Materials. 2018, Vol. 11(10). ID 1889.

32. Smagin A.V., Karelin D.V. Wind Footprint in Soil-Atmosphere Gas Exchange // Eurasian Soil Sci. 2011. Vol. 54. N 3.