Carbon Accumulation in Peat Soils of Floodplain Mires of the North-East of the Middle-Russian Upland

E. M. Volkova; Волкова Е. М.; O. A. Leonova; Леонова О. А.; A. V. Golovchenko; Головченко А. В.

doi:10.31857/S0032180X24030055

Аккумуляция углерода в торфяных почвах пойменных болот северо-востока Среднерусской возвышенности

Авторы: Волкова Е.М.¹, Леонова О.А.¹, Головченко А.В.²
Учреждения:
1. Тульский государственный университет
2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Выпуск: № 3 (2024)
Страницы: 439-450
Раздел: БИОЛОГИЯ ПОЧВ
URL: https://bakhtiniada.ru/0032-180X/article/view/264068
DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X24030055
EDN: https://elibrary.ru/YILRKQ
ID: 264068

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Изучено строение торфяных залежей пойменных болот Большеберезовское и Подкосьмово, сформированных в атлантический – суббореальный периоды голоцена в долине р. Непрядва, в северо-восточной части Среднерусской возвышенности. Результаты исследований ботанического состава торфяных залежей показали, что генезис болот представлен эвтрофными палеоценозами, которые аккумулировали углерод со скоростью 21.8–95 г/м² в год. Образовавшиеся низинные торфа характеризовались высокой степенью разложения (45–55%) и низкой скоростью вертикального прироста (в среднем 0.3–0.6 мм/год), что обусловлено сезонной динамикой уровня залегания болотных вод. Содержание углерода в торфах по профилям торфяных залежей составляет 14% для болота Подкосьмово и 31% для Большеберезовского болота. Различия обусловлены особенностями водно-минерального питания болот, что проявляется в высоком содержании карбонатов и зольности торфов болота Подкосьмово. Запасы углерода в торфяных почвах пойменных болот варьируют от 51.5 до 125 кг/м² для горизонтов мощностью 10 см. Данный показатель определяется интенсивностью разложения растительных остатков, что зависит от состава и структуры микробных комплексов. На Большеберезовском болоте в микробном комплексе доминирует грибная составляющая, на болоте Подкосьмово – бактериальная. Это объясняет отличия болот в микробной биомассе: 222 г/м² для болота Подкосьмово, 898 г/м² – для Большеберезовского болота. Причиной различий пойменных болот является диапазон варьирования уровня болотных вод в течение вегетационного сезона, обусловленный проведенными мелиоративными мероприятиями на Большеберезовском болоте. Пойменные болота являются важными “депо” атмосферного углерода, а интенсивность его аккумуляции определяется комплексом факторов.

Ключевые слова

болотные экосистемы, динамика развития, торфяные залежи, запасы углерода, численность микроорганизмов, микробная биомасса

Полный текст

Об авторах

Е. М. Волкова

Тульский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: convallaria@mail.ru
Россия, Тула

О. А. Леонова

Тульский государственный университет

Email: convallaria@mail.ru
Россия, Тула

А. В. Головченко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: convallaria@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

Арляпов В.А., Нечаева И.А., Скворцова Л.С., Волкова Е.М. Комплексная экологическая оценка состояния водных объектов Тульской области // Вода: химия и экология. 2016. № 6. C. 9–21.
Архипченко И.А. Микробиологические особенности торфяных субстратов // Гавриш. 2007. № 2. С. 5–9.
Бабиков Б.В., Кобак К.И. Поглощение атмосферного углекислого газа болотными экосистемами территории России в голоцене. Проблемы заболачивания // ИВУЗ. Лесной журнал. 2016. № 1. С. 9–36.
Балезина К.С. Анализ потоков парниковых газов в болотных экосистемах Западной Сибири / К. С. Балезина // Интернаука. 2020. № 21-1(150). С. 54–55. EDN: CAGELS.
Бирюкова О.Н., Орлов Д.С. Запасы углерода органических соединений в почвах Российской Федерации // Почвоведение. 1995. № 1. С. 21–32.
Васильев С.В. Скорость торфонакопления в Западной Сибири // Динамика болотных экосистем Северной Евразии в голоцене. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 2000. С. 56–59.
Волкова Е.М. Болота Среднерусской возвышенности: генезис, структурно-функциональные особенности и природоохранное значение: Автореф. дис… докт. биол. наук. СПб., 2018. 46 с.
Волкова Е.М. Древесная, древесно-моховая и кустарниковая растительность болот Среднерусской возвышенности // Разнообразие растительного мира. 2022. № 2 (13). С. 5–29.
Волкова Е.М. Методы изучения болотных экосистем. Тула: Гриф и К, 2009. 94 с.
Волкова Е.М. Пойменные болота северо-востока Среднерусской возвышенности // Бот. журн. 2011. Т. 96. № 4. С. 503–514.
Волкова Е.М., Калинина М.М., Дорогова А.В. Особенности генезиса водораздельных и пойменных болот Тульской области // Известия ТулГУ. Естественные науки. 2019. Вып. 4. С. 118–131.
Волкова Е.М., Леонова О.А., Миронов В.В. Палеоэкологические условия и аккумуляция углерода в генезисе пойменного болота Среднерусской возвышенности // Siberian J. Life Sciences and Agriculture. 2022. № 6. С. 70–91.
Волкова Е.М., Новенко Е.Ю., Юрковская Т.К. Возраст болот Среднерусской возвышенности // Известия РАН. Сер. географическая. 2020. Т. 84. № 4. С. 551–561.
Головацкая Е.А. Моделирование углеродного баланса болотных экосистем южной тайги при различных сценариях изменения климата. Томск, 2007. 26 с.
Головацкая Е.А., Дюкарев Е.А., Веретенникова Е.Э., Никонова Л.Г., Смирнов С.В. Оценка динамики баланса углерода в болотах южно-таежной подзоны Западной Сибири (Томская область) // Почвы и окружающая среда. 2022. Т. 5. № 4. С. e194. https://doi.org/10.31251/pos.v5i4.194
Головченко А.В., Волкова Е.М. Запасы и структура микробной биомассы в торфяниках карстовых ландшафтов Тульской области // Почвоведение. 2019. № 3. С. 370–376. https://doi.org/10.1134/S0032180X19030043
Головченко А.В., Волкова Е.М. Численность, запасы и структура микробных комплексов низинных торфяников Тульской области // Мат-лы 5-й научной школы “Болота и биосфера”. Томск: ЦНТИ, 2006. С. 158-162.
Головченко А.В., Грачева Т.А., Семенова Т.А., Морозов А.А., Самигуллина С.Р., Глухова Т.В., Инишева Л.И. Мицелиальный компонент эутрофных торфяных почв в зоне активной деструкции органического детрита // Почвоведение. 2023. № 5. С. 536–549. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601232
Головченко А.В., Дмитриенко Ю.Д., Морозов А.А., Поздняков Л.А., Глухова Т.В., Инишева Л.И. Микробная биомасса в низинных торфяниках: запасы, структура, активность // Почвоведение. 2021. № 7. С. 838–848. https://doi.org/10.31857/S0032180X21050099
Головченко А.В., Тихонова Е.Ю., Звягинцев Д.Г. Численность, биомасса, структура и активность микробных комплексов низинных и верховых торфяников // Микробиология. 2007. Т. 76. № 5. С. 711–719.
ГОСТ 23740-2016. Грунты. Методы определения содержания органических веществ
ГОСТ 34467-2018. Грунты. Методы лабораторного определения содержания карбонатов. Soils. Laboratory methods for determination of calcium carbonate content
Добровольская Т.Г., Головченко А.В., Кухаренко О.С., Якушев А.В., Семенова Т.А., Инишева Л.И. Структура микробных сообществ верховых и низинных торфяников Томской области // Почвоведение. 2012. № 3. С. 317–326.
Домбровская А.В. Атлас растительных остатков, встречаемых в торфе М.: Госэнергоиздат, 1959. 137 с.
Ефремова Т.Т., Аврова А.Ф., Ефремов С.П. Расчетный метод определения углерода в торфах и моховых подстилках лесных болот по зольности растительного субстрата // Сибирский лесной журнал. 2016. № 6. С. 73–83.
Зацаринная Д.В., Волкова Е.М., Леонова О.А. Разнообразие растительности пойменных болот юго-восточной части Тульской области // Известия ТулГУ. Естественные науки. 2022. Вып. 1. С. 28–36.
Инишева Л.И., Сергеева М.А., Смирнов О.Н. Депонирование и эмиссия углерода болотами Западной Сибири // Научный диалог. Естествознание и экология. 2012. № 7. С. 61–74.
Кац Н.Я. Болота Земного шара. М., 1971. 294 с.
Кутенков С.А. Компьютерная программа для построения стратиграфических диаграмм состава торфа “Korpi” // Труды КарНЦ РАН. № 6. Сер. Экологические исследования. Петрозаводск, КарНЦ РАН, 2013. C. 171–176.
Лапин С.А. Сравнительная оценка гидролого-гидрохимического состояния водохранилищ Новомосковского района Тульской области в осенний период // Вопросы рыболовства. 2017. Т. 18. № 3. С. 328–335.
Лапшина Е.Д. Болота юго-востока Западной Сибири. Автореф. дисс. ... докт. биол. наук. Томск, 2004. 512 с.
Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения. Минск, 1975. 320 с.
Методы почвенной биохимии и микробиологии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. 304 с.
Новенко Е.Ю., Гласко М.П., Бурова О.В. Динамика климата и эволюция ландшафтов северной лесостепи в позднем голоцене (по палинологическим данным района Куликова поля) // Сб. науч. статей “Проблемы изучения и восстановления ландшафтов лесостепной зоны” Тула, 2010. С. 24–34.
Полянская Л.М., Головченко А.В., Звягинцев Д.Г. Микробная биомасса в почвах // Доклады АН. 1995. Т. 344. № 6. С. 846‒848.
Порохина Е.В., Инишева Л.И., Дырин В.А. Биологическая активность и сезонные изменения CO2 и CH4 в торфяных залежах эвтрофного болота // Вестник Томского гос. ун-та. Биология. 2015. № 3 С. 157–176.
Пьявченко Н.И. О типах болот и торфа в болотоведении // Основные принципы изучения болотных биогеоценозов. Л., 1972. С. 35–43.
Пьявченко Н.И. Торфяники Русской лесостепи. М., 1958. 191 с.
Хмелев К.Ф. Закономерности развития болотных экосистем Центрального Черноземья. Воронеж: Изд-во Воронежск. ун-та. 1985. 168 с.
Chambers Lisa G., Ping Chin Yu, Gabriel M.F., Christopher B.G., Herndon E.M., Long D.T., Lyons W.B. et al. Developing the scientific framework for urban geochemistry // Appl. Geochem. 2016. V. 67. P. 1–20.
Crowther T.W. Quantifying global soil carbon losses in response to warming // Nature. 2016. V. 540. P. 104–108.
Garsetiasih R., Heriyanto N.M., Adinugroho W.C., Gunawan H., Dharmawan I.W.S., Sawitri R., Yeny I., Mindawati N. Denny Connectivity of vegetation diversity, carbon stock, and peat depth in peatland ecosystems // Global J. Environ. Sci. Manage. 2022. V. 8. P. 369–388.
Ivanov D.G., Kotlov I.P., Minayeva T.Yu., Kurbatova Ju. A. Estimation of carbon dioxide fluxes on a ridge-hollow bog complex using a high resolution orthophotoplan // Nature Conservation Research. 2021. V. 6. P. 16–28. https://doi.org/10.24189/ncr.2021.020
Magnan G., Garneau M., Stum-Boivin E., Grondin P., Bergeron Y. Long-Term Carbon Sequestration in Boreal Forested Peatlands in Eastern Canada // Ecosystems. 2020. V. 23 P. 1481–1493. https://doi.org/10.1007/s10021-020-00483-x
Novenko E.Yu., Volkova E.M. The Middle and Late Holocene Vegetation and Climate History of the Forest-steppe Ecotone Area in the Central Part of European Russia // Geographical Review of Japan Series B. 2015. V. 87. P. 91–98.
Novenko E.Yu., Volkova E.M., Glasko M.P., Zuganova I.S. Paleoecological evidence for the middle and late Holocene vegetation, climate and land use in the upper Don River basin (Russia) // Veget. Hist. Archaeobot. 2012. V. 21 P. 337–352.
Ratcliffe J., Payne R.J. Palaeoecological studies as a source of peat depth data: A discussion and data compilation for Scotland // Mires and Peat. 2016. V. 18. P. 1–7.
Reimer P.J., Bard E., Bayliss A., Beck J.W., Blackwell P.G., Bronk Ramsey C., Buck C.E. et al. IntCal13 and Marine13 radiocarbon age calibration curves, 0-50.000 Years cal BP // Radiocarbon. 2013. V. 55. P. 1869–1887.
Turunen J., Tolonen K., Tolvanen S., Remes M., Ronkainen J., Jungner H. Carbon accumulation in the mineral subsoil of boreal mires. Global Biogeochem Cycles. 2002. V. 13. P. 71–79.