Вариабельность запасов углерода в автоморфных и полугидроморфных почвах лесных экосистем европейской территории России на основе баз данных: сравнительный статистический анализ

Аннотация

Почвы играют важную роль в биогеохимическом цикле углерода, поэтому в связи с проблемой глобального изменения климата особое внимание уделяется оценке запасов органического вещества почв. Уровень накопления органического вещества в почве является результатом взаимодействия множества факторов, регулирующих процессы его превращений, что обусловливает его высокую вариабельность. Степень и характер увлажнения почв относятся к ведущим факторам, которые влияют на запасы в них органического углерода. Фактор влажности приобретает особое значение при оценке запасов органического углерода в почвах лесной зоны, на которую приходится 70% площади всех полугидроморфных почв России. По литературным данным запасы органического углерода в полугидроморфных почвах лесных экосистем в несколько раз выше, чем в автоморфных. Для уточнения региональных оценок запасов органического углерода почв лесной зоны России необходима информация о вариабельности запасов углерода в почвах лесных экосистем и ее зависимости от условий увлажнения. В настоящей работе обсуждаются результаты сравнительного статистического анализа вариабельности запасов органического углерода в автоморфных и полугидроморфных почвах лесных экосистем. Для оценки запасов почвенного углерода и расчета количественных показателей их вариабельности была использована информация из двух источников: базы данных «Органический углерод почв лесных экосистем европейской территории России» и почвенно-географической базы данных России. Сведения были собраны в единый массив, который включает характеристики 289 разрезов почв лесных экосистем. Из них 201 разрез характеризует автоморфные почвы и 88 разрезов — полугидроморфные почвы. Результаты статистического анализа показали, что запасы органического углерода (с учетом подстилки) в полугидроморфных почвах характеризуются более высокой вариабельностью, о чем свидетельствуют больший диапазон изменений, межквартильный размах и более высокие значения стандартного отклонения. Наибольший вклад в общую вариабельность запасов углерода почв лесных экосистем при повышенном увлажнении вносит органогенный горизонт. Для него значения стандартного отклонения в полугидроморфных почвах в 7 раз выше, чем в автоморфных, тогда как различия для метровой толщи четырехкратные.

Литература

1. Аккумуляция углерода в лесных почвах и сукцессионный статус лесов / Под ред. Н.В. Лукиной. М.: Товарищество научных зданий КМК, 2018.

2. Бахмет О.Н. Запасы углерода в почвах сосновых и еловых лесов Карелии // Лесоведение. 2018. № 1.

3. Благовещенский Ю.Н., Дмитриев Е.А., Самсонова В.П. Применение непараметрических методов в почвоведении. М.: Изд-во Московского университета, 1985.

4. Информационная система. Почвенно-географическая база данных России [Электронный ресурс]. 2016. URL: https://soil-db.ru (дата обращения: 10.02.2018).

5. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004.

6. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской Федерации. М.: Наука, 1996.

7. Осипов А.Ф., Кузнецов M.А. Содержание органического углерода в болотно-подзолистых почвах хвойных лесов средней тайги // Лесоведение. 2010. № 6.

8.  Подвезенная М.А., Рыжова И.М., Кириллова Н.П. Органический углерод почв лесных экосистем европейской территории России // Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. Официальный бюллетень Федеральной службы по интеллектуальной собственности (РОСПАТЕНТ). 2020. № 1.

9.  Регуляторная роль почвы в функционировании таежных экосистем. М.: Наука, 2002.

10.  Рыжова И.М., Подвезенная М.А. Запасы гумуса в автономных почвах природных экосистем Восточной-Европейской равнины и их чувствительность к изменениям параметров круговорота углерода // Почвоведение. 2003. № 9.

11.  Рыжова И.М., Подвезенная М.А. Пространственная вариабельность запасов органического углерода в почвах лесных и степных биогеоценозов // Почвоведение. 2008. № 12.

12. Углерод в экосистемах лесов и болот России // Под ред. В.А. Алексеева, Р.А. Бердси. Красноярск: ЭКОС, 1994.

13. Чернова О.В., Рыжова И.М., Подвезенная М.А. Оценка запасов органического углерода лесных почв в региональном масштабе // Почвоведение. 2020. № 3.

14.  Честных О.В., Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И. Общие запасы биологического углерода и азота в почвах лесного фонда России // Лесоведение. 2004. № 4.

15. Честных О.В., Замолодчиков Д.Г. Оценка объемного веса почвенных горизонтов по глубине их залегания и содержанию гумуса // Почвоведение. 2004. № 8.

16. Щепащенко Д.Г., Мухортова Л.В., Швиденкои А.З. и др. Запасы органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2013. № 2.

17. FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) Soil organic carbon: the hidden potential. Rome, Italy, 2017.

18. Hollis J.M., Hannam J., Bellamy P.H. Empirically-derived pedotransfer functions for predicting bulk density in European soils // European Journal of Soil Science. 2012. Vol. 63.

19. Hounkpatin K.O.L., Stendahl J., Lundblad M. et al. Predicting the spatial distribution of soil organic carbon stock in Swedish forests using a group of covariates and site-specific data [Электронный ресурс] // SOIL. 2021. Vol. 7. Issue 2. URL: https://doi.org/10.5194/soil-7-377-2021. (дата обращения: 17.02.2022)

20. Jandl R., Lindner M., Vesterdal L. et al. How strongly can forest management influence soil carbon sequestration? // Geoderma. 2007. Vol. 137.

21.  Scharlemann J.P.W., Tanner E.V.J., Hiederer R. et al. Global soil carbon: understanding and managing the largest terrestrial carbon pool // Carbon Management. 2015. Vol. 5.