Почвоведение, 2022, № 11, стр. 1366-1377

ВВЕДЕНИЕ

Песчаные почвы в лесостепи, как правило, занимают надпойменно-террасные ландшафты, образованные легкими древнеаллювиальными и флювиогляциальными отложениями. В надпойменных террасах, покрытых травянистой растительностью и лиственными лесами, присутствуют серогумусовые (дерновые) песчаные почвы (Eutric Arenosol (Ochric)) [14, 27], сформированные по дерново-степному механизму в течение всего голоцена на наносах климатогенной дефляции [4]. В настоящее время большая площадь этих ландшафтов в лесостепной зоне занята разновозрастными насаждениями сосны обыкновенной, которые были созданы в конце XIX, а также в начале и середине XX в. в ходе реализации государственных программ по лесовосстановлению и лесоразведению [10, 19]. Площадь сосновых лесов в Курской области составляет около 26 тысяч гектаров – 11.9% лесного фонда региона [8]. Сосновые лесонасаждения выполняют защитную функцию для территорий, подверженных антропогенному воздействию, а также рекреационную функцию, являясь местом расположения санаторно-курортных комплексов и баз отдыха [15].

Высадка хвойных пород деревьев на песчаных отложениях рек в природно-климатических условиях лесостепи способствовала интенсификации подзолистого процесса и последующей трансформации серогумусовых (дерновых) песчаных почв в азональные альфегумусовые подзолы песчаные. Подзолы песчаные являются достаточно редким типом почв в лесостепи, но стоит отметить, что они покрывают до 4% площади мировой суши, что сопоставимо с черноземами [27, 30].

В условиях глобальных климатических изменений и перехода современной экономики на низкоуглеродное развитие необходимо задействовать все имеющиеся ресурсы, которые позволят уменьшить эмиссию СО₂ в атмосферу, а также увеличить объемы поглощения СО₂ из атмосферы и депонирования органического углерода почвами [33, 34]. При этом изменение климата играет важную роль в динамике углеродного цикла [28]. Почвенная эмиссия СО₂ может составлять до 90% от общего объема эмиссии этого климатически активного газа в экосистемах [6, 13, 23, 35].

Для оптимизации антропогенной нагрузки на почвенный покров важно понимать, какой вклад вносит каждая почвенная разность в общую эмиссию СО₂ и как ее можно использовать в целях снижения темпов климатических изменений [16, 20, 32]. Согласно данным современных исследований, Курская область входит в число наиболее уязвимых к климатическим изменениям регионов РФ [3, 22, 24, 25]. Данные по оценке пространственно-временных вариаций эмиссии СО₂ из азональных почв могут экстраполироваться для регионов других природных зон. В глобальном аспекте детализированные данные по эмиссии СО₂ из почв различных экосистем позволят найти подходы и разработать механизмы ее регулирования с целью достижения углеродной нейтральности.

Приспевающие и спелые хвойные леса могут длительное время являться нетто-поглотителем СО₂, но в условиях антропогенного воздействия (рубок, загрязнения, рекреационной нагрузки), массового поражения пород вредителями, а также при изменениях климатических условий такие леса могут становиться нетто-эмитентами [5, 9]. Согласно климатическому сценарию RCP8.5 [37], температура приземного слоя атмосферы к 2100 г. повысится на 4°С, что приведет к значительным сокращениям площадей хвойных лесов, которые будут замещаться листопадными лесами умеренной зоны [9, 37].

Растительный покров сосновых лесов сильно зависит от рельефа и количества выпадающих осадков. В более увлажненных понижениях рельефа в сосняках наблюдается заселение мелколиственных и широколиственных пород (дуба черешчатого, березы белой, клена остролистного) и травянистых видов (осоковых, злаковых). На сухих выровненных территориях под сомкнутыми кронами сосны растительный покров развит крайне слабо. Здесь наблюдается обилие мертвопокровных участков. На осветленных участках, где проективное покрытие крон низкое, господствуют лишайники и зеленые мхи [18]. Семенное возобновление сосны практически не отмечается. Участки, поврежденные ветровалами и рубками, активно заселяются лиственными породами. По результатам проведенных ранее исследований выявлен отчетливый сукцессионный тренд, развивающийся по сценарию сосновый лес – смешанный лес – лиственный лес, скорость которого обусловлена рядом природных и антропогенных факторов [17]. Смена растительного покрова в ходе отмеченной естественной сукцессии приводит к трансформациям подзолов песчаных, которые подвергаются значимым преобразованиям за относительно короткие периоды [30].

Цель работы – оценить пространственно-временную динамику эмиссии СО₂ из подзолов песчаных в ходе сукцессионной смены лесообразующих пород.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследование проведено в урочище “Горелый лес”, расположенном в Восточной части г. Курск. Выпадение осадков и температура воздуха за период исследований в 2021 г. находились в пределах климатической нормы (рис. 1).

Рис. 1.

Количество осадков (a) и температура воздуха (b) в 2021 г. на территории города Курска по сравнению с климатической нормой.

Общая площадь урочища составляет 116 га. Хвойно-лиственным лесом покрыто 99.5 га [21]. Сейчас растительный покров урочища на 40% от общей площади лесного массива представлен естественной порослевой дубравой (средний возраст древостоя ‒ 80 лет) и на 60% – насаждениями сосны обыкновенной возрастом 70 лет [2, 15]. Внутри урочища активно развивается естественная сукцессия, направленная на замещение насаждений сосны обыкновенной на дубраву. В рамках исследуемой территории выделялось 3 вида лесных экосистем, которые составляют сукцессионную серию: экосистемы с монодоминантными насаждениями сосны обыкновенной (далее: “сосновый лес”), экосистемы со смешанным лесом (сосна обыкновенная совместно с лиственными породами (далее: “смешанный лес”), и экосистемы с полным замещением сосны обыкновенной на лиственные породы (далее “лиственный лес”). В этих экосистемах проведена почвенная съемка, заложены почвенные разрезы и пробурены скважины с применением почвенного бура-пробоотборника Робур-Грунт. В каждой экосистеме заложено по 5 репрезентативных пробных площадок (рис. 2).

Рис. 2.

Расположение участков исследования в урочище “Горелый лес”: 1 – сосновый лес, 2 – смешанный лес, 3 – лиственный лес.

Диагностику и классификацию почв проводили согласно [26, 29]. Почвы ключевого участка “сосновый лес” представлены подзолами иллювиально-железистыми песчаными (Albic Podzol (Arenic)), участков “смешанный лес” и “лиственный лес” ‒ дерново-подзолами иллювиально-железистыми песчаными (Albic Podzol (Arenic, Ochric)). Морфологические свойства исследуемых почв в рамках серии сосновый лес – смешанный лес – лиственный лес отражены в описаниях разрезов, изложенных в [17].

В каждой экосистеме выполнено по 3 почвенных разреза и 2 скважины для уточнения мощности генетических горизонтов. Пробы почв отобраны сопряженно с генетическими горизонтами в соответствии с ГОСТ 17.14.3.01-83, ГОСТ 28168-89 и ГОСТ 14.4.4.02-84. С применением стандартных методик определены базовые физико-химические свойства почв: органическое вещество по Тюрину (ГОСТ 26213-91), рН_KСl (ГОСТ 26483-85), гидролитическая кислотность, легкогидролизуемый азот (по Корнфилду), подвижный фосфор (ГОСТ 26204-91), обменный калий (ГОСТ 26204-91), обменные основания (ГОСТ 27821-88). В каждой точке измерением эмиссии СО₂ определяли температуру (термометром Checktemp, Hanna, Германия; усреднение проведено для слоя 0–10 см) и влажность почвы (датчик SM300, Eijkelkamp, Нидерланды; интегрирован по глубине 0–7 см) внутри и снаружи каждого основания в трех повторениях, температура воздуха снаружи и внутри камеры.

Измерение потоков СО₂ осуществлено in situ камерным методом с помощью высокоточного инфракрасного газоанализатора Li-820 (Licor Biosciences, USA) согласно методике [16, 20]. На каждом участке напочвенные основания диаметром 20 см в восьмикратной повторности врезались в почву на глубину 5 см. С помощью зажимов на них закрепляли экспозиционную камеру объемом 7.2 л. Время экспозиции 5 мин. Измерения осуществляли с периодичностью 1 раз в 2 недели. Полученные скорости эмиссии СО₂ (г СО₂/м² сут) учитывались как средние для ближайших к дню замера 14 сут (7 предшествующих замеру и 7 следующих за замером) и использовалась для расчета суммарной эмиссии СО₂ за вегетационный сезон. В рамках оценки сезонной динамики почвенной эмиссии СО₂ измерения проводили 1 раз в сутки с 9.00 до 13.00 ч, поскольку именно этот промежуток времени оптимально отражает среднесуточные значения изучаемого показателя [16, 20]. При оценке суточной динамики эмиссии СО₂ из почв измерения проводили во второй декаде июня каждые 3 ч в течение пяти суток, в восьмикратной повторности в каждой экосистеме. Микробиологическую активность почв определяли путем выращивания основных групп почвенных микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов) на питательных средах (ГМФ-агар, среда Чапека, среда Гаузе I); отбор проб почв для определения микробиологической активности осуществляли в мае. Статистическую обработку данных проводили с применением Microsoft Excel (2010). Целлюлозолитическую активность определяли аппликационным методом. Плотные полиэтиленовые полоски 10 × 10 см, обшитые сухой стерильной льняной тканью, вертикально погружали в подготовленные разрезы верхнего горизонта почвы и плотно прижимали почвенной массой так, чтобы край полотна выступал на 1 см. Извлечение льняных полотен осуществляли 1 раз в месяц, после чего их отмывали от почвы и высушивали. Интенсивность целлюлозолитической активности определяли по изменению массы льняного полотна от момента его внесения до момента извлечения.

Данные по потокам представлены в виде среднее значение ± доверительный интервал за каждый день отбора с каждого участка. Корреляционный (коэффициент корреляции Пирсона при α = 0.05) и регрессионный анализ (линейный и нелинейный) проводились по 105-ти измерениям исследуемых параметров для каждой экосистемы. Значимость коэффициента корреляции Пирсона проверяли на основе t-критерия Стьюдента путем расчетов t-статистики (t_p) и последующим сравнением с табличными значениями (t_т) [7].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Трансформация базовых свойств почв. Растительная сукцессия на ключевых участках с присутствием лиственных пород приводила к превалированию дернового процесса в почвенном покрове и способствовала образованию дерново-подзолов песчаных. Эти процессы сопровождались активным накоплением гумуса в верхней части почвенного профиля с 0.5 до 1.8%. Аналогичная тенденция наблюдалась с показателем запаса гумуса в метровой толще почвы (табл. 1).

Почвенная сукцессия также сопровождалась отчетливыми изменениями физико-химических свойств почв. Диапазон варьирования показателя рН_KСl в профиле дерново-подзолов был значительно меньше (0.2 единицы рН), чем в подзолах (0.5 единицы рН). Также прослеживалось накопление макроэлементов в серогумусовых горизонтах дерново-подзолов. Содержание подвижного фосфора возрастало на 45.4%, обменного калия – на 130%, легкогидролизуемых форм азота – на 200%. Для исследуемых почв характерна низкая (менее 50%) степень насыщенности основаниями, что является диагностическим признаком подзолистого процесса [1]. В горизонтах AY дерново-подзолов песчаных обеспеченность основаниями возрастала, что говорит о затухании подзолистого процесса.

Анализ данных микробиологической активности почв показал, что в сукцессионном ряду сосновый лес ‒ лиственный лес биомасса микромицетов уменьшается в 2.5 раза, в то время как биомасса бактериальной флоры и актиномицетов увеличивается в 26.1 и 4.2 раза соответственно (табл. 2).

Изменения микробиологической активности связаны со сменой видового состава фитоценоза, определяющего качество и количество растительного опада, и с изменением свойств почв (содержанием гумуса, азота, калия, фосфора, гидротермическими условиями). Стоит отметить, что в почвах участка “смешанный лес” численность бактерий и актиномицетов в весенний период значимо меньше, чем в почвах участков “сосновый лес” и “лиственный лес”, что, по-видимому, связано с межвидовыми конкурентными взаимоотношениями микроорганизмов, ассоциированных с лиственными породами и микроорганизмов, ассоциированных с сосной обыкновенной.

Более высокую активность микромицетов в почвах соснового и смешанного лесов по сравнению с почвами лиственного леса также подтверждают полученные данные по скорости разложения целлюлозы (рис. 3).

Рис. 3.

Оценка скорости разложения целлюлозы в почвах исследуемых участков. Приведены средние и доверительные интервалы (n = 5).

В почвах экосистем с присутствием сосны обыкновенной в составе лесообразующих пород скорость разложения льняного полотна в течение вегетационного сезона была больше на 7.0–26.2%, чем в почвах лиственного леса. Однако стоит отметить усиление целлюлозолитической активности дерново-подзолов лиственного леса в июле, что скорее всего обусловлено поступлением свежего растительного опада и ростом биомассы грибной микрофлоры.

Сезонная динамика потоков диоксида углерода из почвы. Неоднородность структуры растительного покрова и базовых свойств почв, сформировавшаяся в ходе сукцессии сосновых лесонасаждений, определила пространственную вариабельность скорости потоков СО₂ из почв исследуемых участков. Значения показателя скорости эмиссии СО₂ из подзола на участке “сосновый лес” во все месяцы исследования были в 1.2–5.2 раза меньше таковых из дерново-подзола участка “лиственный лес” (рис. 4a).

Рис. 4.

Сезонная динамика скорости эмиссии СО₂ (a), температуры (b) и влажности (c) почв на исследуемых участках. Приведены средние и их доверительные интервалы (n = 8).

Дерново-подзолы участка “смешанный лес”, как правило, обладали более высокими значениями скорости потока СО₂ (до 5.7 раза), чем подзолы соснового леса. В рамках исследуемой сукцессии альфегумусовых почв лесостепной зоны (подзол –> дерново-подзол) отмечается увеличение скорости и объема эмиссии СО₂.

Скорость потоков СО₂ из исследуемых альфегумусовых почв сильно варьировала в течение сезона. Минимальная скорость на всех исследуемых участках была характерна для апреля (2.3–4.3 г СО₂/(м² сут)) и ноября (0.9–4.3 г СО₂/(м² сут). Максимальные скорости эмиссии СО₂ приходились на летние месяцы (июнь, июль) и составляли порядка 12.8–29.1 г СО₂/(м² сут), что объясняется благоприятными гидротермическими условиями. В целом сезонный ход скорости эмиссии СО₂ из почвы для всех исследуемых участков был сходным – максимальные значения показателя наблюдались в летние месяцы.

Температура почвы в большей степени обуславливала сезонную динамику показателя скорости эмиссии СО₂ на каждом исследуемом участке. Кривая сезонного хода температуры почвы имела конфигурацию аналогичную кривым скорости потоков СО₂ (рис. 4b).

В целом температурный режим почв между участками не имел существенных различий, что обусловлено их близким расположением (максимальная удаленность составляла 2.6 км) и почти одновременными измерениями.

Влажность почв значительно менялась как на протяжении всего периода исследования, так и каждого месяца (рис. 4c), что объясняется неравномерностью выпадения осадков (рис. 1). Превалирование влажности дерново-подзолов над подзолами в период с мая по ноябрь, по-видимому, можно объяснить более высокой водоудерживающей способностью дерново-подзолов и наличием лиственных пород, формирующих большую сомкнутость крон, чем сосновые насаждения. Напротив, в первой декаде апреля влажность подзолов под сосной была значительно больше, а их температура ниже, чем у дерново-подзолов. Это связано с тем, что ранней весной в сосновом лесу позднее исчезал снежный покров и почвы прогревались хуже, чем в лиственном, что уменьшало испаряемость влаги.

Корреляционный анализ позволил установить существенное влияние температуры почвы на сезонную динамику скорости эмиссии СО₂. Для всех исследуемых участков скорость эмиссии СО₂ на среднем уровне коррелировала с температурой почвы: дерново-подзолы ‒ r = 0.68 (t_p = 9.41 при n = 105) – 0.69 (t_p = 9.67 при n = 105), подзолы – r = 0.51 (t_p = 6.02 при n = 105).

Корреляционная связь между влажностью почв и эмиссией СО₂ для каждого исследуемого участка была слабой. Для участков “сосновый лес” и “смешанный лес” отмечалась положительная корреляция ‒ r = 0.20 (t_p = 2.07) и r = 0.14 (t_p = 1.43 при n = 105) соответственно. Для дерново-подзола лиственного леса установлена отрицательная корреляция (r = ‒0.20, t_p = 2.07 при n = 105) между показателями эмиссии СО₂ и влажности почвы, что связано с уменьшением эмиссии СО₂ при резком увеличении влажности дерново-подзолов во второй декаде июня и третьей декаде июля (рис. 4a, 4b).

Для исследуемых участков сразу несколько регрессионных моделей (квадратичная, экспоненциальная, степенная) подходят для описания зависимости эмиссии диоксида углерода из почвы от ее температуры. Для влажности почв статистически достоверных регрессионных связей с показателем эмиссии СО₂ не установлено (табл. 3).

Можно заключить, что температура почвы была определяющим фактором, обуславливающим изменчивость сезонной динамики эмиссии СО₂ для исследуемых участков, тогда как влажность почвы определяла пространственную вариабельность потоков диоксида углерода из исследуемых почв.

Внутрисуточная динамика эмиссии СО₂ из почвы была в основном обусловлена температурами воздуха и почвы, а также ее влажностью. Суточные колебания потоков диоксида углерода из почв существенно варьировали относительно среднесуточных значений в пределах 19.7–51.6% для подзолов соснового леса (среднесуточное значение 6.3 г СО₂/(м² сут)), 20.1–22.3% ‒ для дерново-подзолов смешанного леса (10.4 г СО₂/(м² сут)), 23.8–42.9% для дерново-подзолов лиственного леса (11.4 г СО₂/(м² сут)). Среднесуточная скорость потоков СО₂ из дерново-подзолов была больше, чем из подзолов (для смешанного леса t_ст = 5.2, для лиственного леса t_ст = 4.6 при n = 7 и α = 0.05). Для дерново-подзолов лиственного леса в утренние часы эмиссия СО₂ достигала максимальных значений, с 9 до 18 часов показатель значительно уменьшался, а в вечерние часы скорость потоков СО₂ снова возрастала. Для почв соснового и смешанного лесов график суточного хода скорости эмиссии в целом был сходным, однако стоит отметить некоторый рост скорости эмиссии около 15 ч (рис. 5a).

Рис. 5.

Суточная динамика скорости почвенной эмиссии СО₂ (a), влажности почв (b), температуры почв (c) и температуры воздуха (d) на исследуемых участках. Приведены средние и их доверительные интервалы (n = 8).

Температуры почвы и воздуха возрастали ‒ с 6 до 15 ч, а с 15 до 24 ч – снижались (рис. 5c, 5d). Отмечена отрицательная корреляция показателя эмиссии из дерново-подзола лиственного леса с температурой почвы (r = ‒ 0.70, t_p = 7.20 при n = 56), отрицательная корреляция для дерново-подзола смешанного леса (r = ‒0.43, t_p = 3.40 при n = 56) и для подзолов соснового леса (r = ‒0.28, t_p = 2.14 при n = 56).

Суточная динамика влажности почв имела довольно высокую пространственную вариабельность (рис. 5b). В дерново-подзолах влажность почв была достоверно больше, чем в подзолах. Установлена отрицательная корреляция эмиссии СО₂ с влажностью подзола (r = ‒0.71, t_p = 7.40 при n = 56). Для дерново-подзолов участка “смешанный лес” между показателями эмиссии СО₂ и влажности почв наблюдалась положительная корреляция r = 0.67 (t_p = 6.63 при n = 56). Для участка “лиственный лес” значимой корреляции между этими показателями не установлено.

Суточная динамика скорости эмиссии СО₂ из дерново-подзолов лиственного леса в большей степени определялась показателем влажности почв, а из подзолов соснового леса – температурой почвы. Для дерново-подзолов смешанного леса выделить такой управляющий фактор эмиссии СО₂ не удалось.

Эмиссия СО₂ и депонирование углерода исследуемыми экосистемами. Исследуемая почвенная сукцессия, вызванная естественной сменой состава фитоценоза, сопровождается значительными изменениями эмиссии СО₂. Суммарное количество эмитированного за период исследования СО₂ из подзолов и дерново-подзолов варьировало от 1.3 до 2.7 кг СО₂/м². Дерново-подзолы эмитировали большее количество СО₂, чем подзолы (табл. 4).

В ходе трансформации почв в экосистемах со смешанным и лиственным лесом достоверно увеличивается депонирование органического углерода в почве. Так, запас гумуса в дерново-подзолах увеличивался в 2.2 и 3.3 раза относительно подзолов в экосистемах с монодоминантными насаждениями сосны (табл. 1). Углероддепонирующая функция древесных пород на исследуемых участках также различалась. Запас древесины в пересчете на сухую массу древостоя на участке соснового леса 168 т/га, а на участке лиственного леса 252 т/га. Таким образом, потенциал к депонированию органического углерода у древостоя лиственного леса песчаных надпойменных террас лесостепной зоны на 50% больше, чем у насаждений сосны обыкновенной, произрастающих в аналогичных условиях. В то же время дуб черешчатый по сравнению с сосной обыкновенной обладает более длительным периодом хранения углерода в древесине, ввиду большей продолжительности жизни. Однако стоит отметить, что объемы поглощаемого деревьями диоксида углерода также зависят от динамики возрастной структуры фитоценоза. Нахождение закономерностей зависимости потенциальных объемов секвестированного СО₂ от возраста лесообразующих пород в изучаемых сукцессионных хронорядах может быть целью дальнейших исследований.

ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные в ходе проведенного исследования значения скорости почвенного дыхания подзолов и дерново-подзолов значительно уступали по этому показателю фоновым для Курской агломерации черноземным (16.5 г СО₂/(м² сут)) и серым (21.7 г СО₂/(м² сут)) почвам [16]. Также стоит отметить, что исследуемые альфегумусовые почвы лесостепной зоны характеризовались более низкими скоростями эмиссии СО₂, чем подзолы под искусственными насаждениями южной тайги Центральной Сибири [11] и подзолы иллювиально-железистые песчаные среднетаежной подзоны Центральной Сибири (Красноярский край) [12]. Однако суммарные потоки СО₂ из подзолов Курской области были больше, чем из подзолов в лесных экосистемах Красноярского края, 1.3 кг С м^–2 против 0.3–0.8 кг С/м² за вегетационный сезон, что, очевидно, объясняется меньшей продолжительностью вегетационного сезона в Красноярском крае [11]. Также экспериментально полученное значение удельной эмиссии СО₂ (в пересчете на С–СО₂) за вегетационный сезон из подзолов иллювиально-железистых песчаных Курской области (3545 кг С/га) было значительно выше значений потока СО₂ (900–1200 кг C/га)) с поверхности почв, приводимых для глееподзолистых, глееподзолистых контактно-осветленных, подзолов и грануземов [13]. Такую разницу в эмиссии азональных подзолов песчаных можно объяснить различием условий почвообразования в разных природных зонах.

Сезонный ход почвенной эмиссии СО₂ из подзолов и дерново-подзолов лесостепи, в целом, имел типичный вид для лесных экосистем умеренной и бореальной зон. Максимальные значения скорости эмиссии летом и низкие скорости весной и осенью обусловлены сезонной динамикой температурного режима почвы, определяющей активность почвенных автотрофов и гетеротрофов [11, 12]. Однако максимальные потоки в таежной зоне, как правило, приходятся на конец июля–начало августа [11], в то время как в Курской области на конец июня–начало июля [16, 20].

Потоки СО₂ из песчаных почв смешанного леса были больше, чем из соснового леса, что можно объяснить рядом влияющих факторов: гидротермический режим, роль лесообразующих пород, биоразнообразие живого напочвенного покрова, активность почвенного микробиотического сообщества. Подобные результаты описаны в научных работах, выполненных в России и за рубежом [11, 36].

Температура и влажность почвы являются факторами, определяющими сезонную динамику эмиссии СО₂ из почв [11, 12, 16, 20]. В исследуемом сезоне 2021 г. установлено, что временную динамику почвенной эмиссии СО₂ в большей степени обуславливала температура почвы, что подтверждено результатами корреляционного и регрессионного анализов. Однако стоит отметить, что приведенные в статье экспериментальные данные относятся к одному вегетационному сезону, характеризующемуся нормальным климатическим режимом. Вероятно, более точное влияние влажности подзолов песчаных лесостепи на сезонную динамику эмиссии СО₂ можно будет описать достоверными математическими моделями после проведения многолетних исследований, в которых появится возможность получить данные о скорости потоков СО₂ из почв при разнообразных сочетаниях и продолжительностях засушливых и влажных периодов [11].

ВЫВОДЫ

1. Сукцессия растительного покрова, направленная на замещение насаждений сосны обыкновенной лиственным лесом, вызывает выраженную трансформацию почвенного покрова. Почвообразовательные процессы в таких условиях приводят к преобразованию подзолов иллювиально-железистых песчаных в дерново-подзолы иллювиально-железистые песчаные. Эти процессы сопровождаются накоплением гумуса (с 0.5 до 1.8%) и макроэлементов (на 45.4–200%) в почвенном профиле, изменением вертикальной дифференциации кислотности, увеличением микробной биомассы (до 26.1 раза) и увеличением ее активности (до 5.7 раза), выраженной в интенсификации почвенного дыхания.

2. Температура почв в большей степени определяет сезонную динамику, а влажность почв ‒ пространственную вариабельность потоков диоксида углерода из подзолов и дерново-подзолов иллювиально-железистых песчаных.

3. Суточная динамика показателя эмиссии СО₂ из дерново-подзолов песчаных лиственного леса в большей степени зависит от влажности почв, в то время как суточная вариабельность эмиссии СО₂ из подзолов песчаных соснового леса в основном обусловлена температурным режимом почв.

4. Рассматриваемая почвенная сукцессия привела к увеличению скорости среднесуточной (до 1.8 раза) и усредненной за вегетационный сезон (до 2.1 раза) скорости эмиссии СО₂ и суммарного количества эмитированного СО₂ дерново-подзолами смешанного и лиственного лесов в 1.3–2.7 раза по сравнению с подзолами в сосновых насаждениях.

5. В надпойменных террасах лесостепи при замещении сосновых насаждений на экосистемы дубрав существенно возрастает способность к депонированию органического углерода в почвах (в 2.2‒3.3 раза) и в надземной биомассе древесных пород (на 50%).