Городские почвы одного из районов Новой Москвы как источники поступления метана и углекислого газа в атмосферу

Аннотация

В поселке Коммунарка (Новая Москва) на участках застройки 1938–2014 гг. и в рекреационной зоне исследованы закономерности эмиссии СН₄ и СО₂ из почв и определяющие их факторы. Показано, что интенсивность образования и окисления метана и, как следствие, содержание этого газа в почвах и эмиссия в атмосферу зависят от времени создания реплантоземов и возраста городских почв. В летний период эмиссия метана из почв селитебной зоны по медианным значениям отсутствовала или не превышала 0,01 мг СН₄·м^-2·ч^-1. Происходило поглощение метана из атмосферы. Однако наблюдалась локальная эмиссия СН₄ из некоторых почв. В период с достаточным увлажнением ее максимальная интенсивность из самых молодых реплантоземов достигала 5,25 мг СН₄·м^-2·ч^-1 и уменьшалась на порядок из почв у домов 2001 г. постройки и старше. В засушливый период локальная эмиссия из молодых реплантоземов составляла всего 0,03 мг СН₄·м^-2·ч^-1 и снижалась в 3 раза у домов 1938 г. постройки. Наиболее опасным источником метана в атмосферу были переувлажненные городские почвы, содержащие бытовой мусор. Максимальная эмиссия СН₄ из них составила 57,15 мг СН₄·м^-2·ч^-1. Содержание углекислого газа в техногенных горизонтах реплантоземов и серогумусовых техногенных почв уменьшалось с увеличением возраста застройки. Эмиссия углекислого газа в меньшей степени, чем метана, зависела от времени формирования почв. Тем не менее, в условиях достаточного увлажнения максимальное выделение СО₂ в атмосферу происходило из молодых реплантоземов (до 3606 мг СО₂·м^-2·ч^-1), а в условиях недостаточного — из почв более старых микрорайонов (до 664 мг СО₂·м^-2·ч^-1) и из перегнойно-глеевых почв (до 1901 мг СО₂·м^-2·ч^-1).

Литература

1. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986.

2. Визирская М.М., Тихонова М.В., Щепелева А.С. и др. Экологическая оценка функции регулирования состава атмосферного воздуха подзолистых почв лесных экосистем в условиях московского мегаполиса (на примере ЛОД РГАУ-МСХА) // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 9-2.

3. Гонгальский К.Б., Зайцев А.С., Коробушкин Д.И. и др. Разнообразие почвенной биоты на гарях южнотаежных лесов (на примере Тверской области) // Почвоведение. 2016. № 3

4. Гончарова О.Ю., Семенюк О.В., Матышак Г.В. и др. Сезонная динамика продукции СО₂ почвами дендрария Ботанического сада МГУ им. М.В. Ломоносова // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2016. № 2.

5. ГОСТ 26213-91 «Почвы. Методы определения органического вещества»

6. Доклад о состоянии окружающей среды в городе Москве в 2019 году. Под ред. А.О. Кульбачевского. М., 2020.

7. Каллистова А.Ю., Глаголев М.В., Шнырев Н.А., и др. Эмиссия метана с поверхности полигона захоронения бытовых отходов в зависимости от возраста полигона и от времени года // Экологическая химия. 2006. Т.15. Вып.1

8. Кравченко И.К., Семенов В.М., Кузнецова Т.В. и др. Окисление метана и превращение азота в серой лесной почве // Почвоведение. 2004. № 1

9. Люри Д.И., Карелин Д.В., Кудиков А.В. и др. Изменение почвенного дыхания в ходе постагрогенной сукцессии на песчаных почвах в южной тайге // Почвоведение. 2013. № 9

10. Мамонтов В.Г., Гладков А.А., Кузелев М.М. Практическое руководство по химии почв. М., 2012.

11. Можарова Н.В., Кулачкова С.А., Лебедь-Шарлевич Я.И. Эмиссия и поглощение парниковых газов в почвах Москвы // Почвоведение. 2018. № 3

12. Прокофьева Т.В., Герасимова М.И., Безуглова О.С. и др. Введение почв и почвоподобных образований городских территорий в классификацию почв России // Почвоведение. 2014. № 10.

13. Сабреков А.Ф., Филиппов И.В., Терентьева И.Е. и др. Пространственная вариабельность эмиссии метана из травяно-моховых болот подтайги и лесостепи Западной Сибири // Известия РАН. Серия Биологическая. 2016. № 2

14. Саржанов Д.А., Васенев В.И., Сотникова Ю.Л. и др. Краткосрочная динамика и пространственная неоднородность эмиссии СО₂ почвами естественных и городских экосистем Центрально-Черноземного региона // Почвоведение. 2015. № 4

15. Сморкалов И.А., Воробейчик Е.Л. Влияние условий крупного промышленного города на почвенное дыхание лесных экосистем // Почвоведение. 2015. № 1.

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

Smagin A.V. The gaseous phase of soils. Moscow, 2005 (In Russian).

17. Смагин A.В. Городские почвы // Природа. 2010. № 7.

18. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства.

19. Степанов А.Л., Лысак Л.В. Методы газовой хроматографии в почвенной микробиологии. М., 2002.

20. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Л.А. Воробьевой. М., 2006.

21. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. и др. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004.

22. Bae J., Ryu Y. Spatial and temporal variations in soil respiration among different land cover types under wet and dry years in an urban park // Landscape and Urban Planning. 2017. № 167.

23. Chen Y., Day S.D., Shrestha R.K. et al. Influence of urban land development and soil rehabilitation on soil–atmosphere greenhouse gas fluxes  // Geoderma. 2014. 226-227.

24. Christiansen J.R., Gundersen P., Frederiksen P. et al. Influence of hydromorphic soil conditions on greenhouse gas emissions and soil carbon stocks in a Danish temperate forest // Forest ecology and management. 2012. V. 284.

25. De Bernardi М., Priano M.E., Fusé V.S. et al. Methane oxidation and diffusivity in mollisols under an urban forest in Argentina // Geoderma Regional. 2019. V.18. e00230. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2019.e00230

26. Decina S.M., Hutyra L.R., Gately C.K. et al. Soil respiration contributes substantially to urban carbon fluxes in the greater Boston area // Environmental Pollution. 2016. V. 212.

27. Groffman P.M., Pouyat R.V. Methane uptake in urban forests and lawns // Environ. Sci. Technol. 2009. V. 43.

28. Kaye J.P., Burke I.C., Mosier A.R. et al. Methane and nitrous oxide fluxes from urban soils to the atmosphere // Ecol. Appl. 2004. V.14.

29. Koerner B., Klopatek J. Anthropogenic and natural CO₂ emission sources in an arid urban environment // Environmental Pollution. 2002. Vol. 116.

30. Kravchenko I., Sukhacheva M. Methane oxidation and diversity of aerobic methanotrophs in forest and agricultural soddy–podzolic soils // Applied soil ecology. 2017. Vol. 119

31. Lebed-Sharlevich Y., Kulachkova S., Mozharova N. Generation, sink, and emission of greenhouse gases by urban soils at different stages of the floodplain development in Moscow // Journal of Soils and Sediments. 2019. Vol. 19, № 8.

32. Lorenz K., Lal R. Biogeochemical C and N cycles in urban soils // Environment International. 2009. Vol. 35.

33. Serrano-Silva N., Sarria-Guzman Y., Dendooven L. et al. Methanogenesis and Methanotrophy in Soil: A Review // Pedosphere. 2014. 24(3).

34. Shchepeleva A.S., Vasenev V.I., Mazirov I.M. et al. Changes of soil organic carbon stocks and CO₂ emissions at the early stages of urban turf grasses' development // Urban Ecosystems. 2017. 20 (2)

35. Sushko S., Ananyeva N., Ivashchenko K. et al. Soil CO₂ emission, microbial biomass, and microbial respiration of woody and grassy areas in Moscow (Russia) // Journal of Soils and Sediments. 2019. V.19.

36. WMO Statement on the State of the Global Climate in 2019. [Электронный ресурс] // WMO-No 1248. World Meteorological Organization, 2020. URL: https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=10211 (дата обращения:21.03.2021).