1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Почвоведение
  4. № 8, 2023

Почвоведение, 2023, № 8, стр. 911-924

Годовой бюджет углеродсодержащих биогенных парниковых газов при смешанном землепользовании: Льговский район как модельный объект Центрального Черноземья

Д. В. Карелин a, О. Э. Суховеева a, М. В. Глаголев b, А. С. Добрянский a, А. Ф. Сабреков c, И. В. Замотаев a

a Институт географии РАН
119017 Москва, Старомонетный пер., 29, стр. 4, Россия

b МГУ им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, Ленинские горы, 1, Россия

c Югорский государственный университет
628012 Ханты-Мансийск, ул. Чехова, 16, Россия

Поступила в редакцию 13.01.2023
После доработки 27.02.2023
Принята к публикации 05.04.2023

Аннотация

Проведено комплексное исследование годового баланса биогенных углеродсодержащих парниковых газов в границах Льговского административного района в Черноземной зоне Европейской части России (Курская область). Источниками данных послужили полевые оценки обмена диоксида углерода (СО2) и метана (СН4) между почвой и атмосферой, надземных и подземных запасов фитомассы, параметризованные по этим данным имитационные модели, официальная статистическая и метеорологическая информация, а также литературные данные. Обводненные поля фильтрации сахарного комбината отвечают за 26% эмиссии СН4 с территории Льговского района, хотя они занимают лишь около 0.04% его площади. Максимум эмиссии СО2 из почвы отмечен при ее объемной влажности около 30%. Эмиссия СН4, наоборот, минимальна в диапазоне влажности 0–30%, а с повышением этого показателя начинает линейно расти, достигая максимума на открытой поверхности непроточных водоемов, а среди них – на обводненных полях фильтрации. Другим существенным источником СН4 являются открытые компостные хранилища (22%). Однако наибольшим по территориальному вкладу источником СН4 служат водохранилища и пруды (43%). Среди главных антропогенных нетто-источников СО2 на территории района – сжигание всех видов ископаемого топлива транспортом (22.3%). В отличие от СН4, поток которого в основном определяется мощными точечными источниками, величина вклада отдельных экосистем в нетто-бюджет СО2 положительно коррелирует с их площадной представленностью. Расчет суммарного бюджета обоих парниковых газов при переводе в СО2-эквивалент показывает, что наблюдаемый в настоящее время небольшой нетто-сток СО2 на территории района (–6.4 г С м–2 год–1) решительно перекрывается местными источниками метана (+95 г С–СО2-экв. м–2 год–1). Обсуждается влияние видов землепользования и методов расчета на С-баланс рассматриваемой территории, а также оцениваются способы ее трансформации в углеродно-нейтральное состояние.

Ключевые слова: Haplic Chernozem, диоксид углерода, метан, углеродный баланс

Список литературы

  1. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А., Тамбиева Н.С. Крукиер М.Л., Калманович И.В. Оценка эмиссии метана водными объектами Ростовской области // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Естественные науки. 2015. № 3. С. 83–89.

  2. Гречушникова М.Г., Школьный Д.И. Оценка эмиссии метана водохранилищами России // Водное хозяйство России. 2019. № 2. С. 58–71.

  3. Замотаев И.В., Грачева Р.Г., Михеев П.В., Конопляникова Ю.В. Формирование и трансформация почв в районах размещения отходов сахарной индустрии (обзор) // Почвоведение. 2022. № 8. С. 949–961. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080159

  4. Коледа К.В., Дудук А.А., Брукиш Д.А., Бояр Д.М., Витковский Г.В., Емельянова В.Н., Золотарь А.К. Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур: рекомендации. Гродно: ГГАУ, 2010. 340 с.

  5. Копьев С.Ф., Качанов Н.Ф. Основы теплогазоснабжения и вентиляции. М.: Стройиздат, 1964. 228 с.

  6. Люри Д.И., Горячкин С.В., Караваева Н.А., Денисенко Е.А., Нефедова Т.Г. Динамика сельскохозяйственных земель России в ХХ веке и постагрогенное восстановление растительности и почв. М.: ГЕОС, 2010. 416 с.

  7. Методические указания и руководство по количественному определению объема выбросов парниковых газов организациями, осуществляющими хозяйственную и иную деятельность на территории Российской Федерации, утвержденные приказом Минприроды России от 30.06.2015. № 300. https://docs.cntd.ru/document/420287801 (дата обращения 11.01.2023 г.).

  8. Распоряжение Минтранса России от 14.03.2008 № АМ-23-р (ред. от 30.09.2021) “О введении в действие методических рекомендаций "Нормы расхода топлив и смазочных материалов на автомобильном транспорте”. http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_ 76009/(дата обращения 11.01.2023 г.).

  9. Типовые нормы выработки и расхода топлива на сельскохозяйственные механизированные работы. Ч. I. http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_ 103596/ (дата обращения 11.01.2023 г.).

  10. Типовые нормы выработки и расхода топлива на сельскохозяйственные механизированные работы. Ч. II. http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_ 136074/ (дата обращения 11.01.2023 г.).

  11. Титлянова А.А., Шибарева С.В. Продуктивность травяных экосистем: справочник. М.: Изд-во МБА, 2020. 100 с.

  12. Aragão L., Poulter B., Barlow J.B., Anderson L.O., Malhi Y., Saatchi S., Phillips O.L., Gloor E. Environmental change and the carbon balance of Amazonian forests // Biological Reviews. 2014. V. 89. P. 913–931. https://doi.org/10.1111/brv.12088

  13. Bezyk Y., Sówka I., Górka M. Assessment of urban CO2 budget: anthropogenic and biogenic inputs // Urban Climate. 2021. V. 39. P. 100949. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2021.100949

  14. Dolman J., Shvidenko A., Schepaschenko D., Ciais P., Tchebakova N., Chen T., van der Molen M.K., Belelli Marchesini L., Maximov T.C., Maksyutov S., Schulze E.-D. An estimate of the terrestrial carbon budget of Russia using inventory-based, eddy covariance and inversion methods // Biogeosciences. 2012. V. 9. P. 5323–5340. https://doi.org/10.5194/bg-9-5323-2012

  15. Friedlingstein P., Jones M.W., O’Sullivan M., Andrew R.M., Bakker D.C.E., Hauck J., Le Quéré C. et al. Global Carbon Budget 2021 // Earth System Science Data. 2022. V. 14. P. 1917–2005. https://doi.org/10.5194/essd-14-1917-2022

  16. Gar’kusha D.N., Fedorov Y.A., Tambieva N.S. Emission of methane from the soils of Rostov oblast // Arid Ecosystems. 2011. V. 1. P. 223–229. https://doi.org/10.1134/S2079096111040056

  17. Gilhespy S.L., Anthony S., Cardenas L., Chadwick D., del Prado A., Li C., Misselbrook T., Rees R.M. et al. First 20 years of DNDC (DeNitrification DeComposition): Model evolution // Ecological modelling. 2014. V. 292. P. 51–62. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2014.09.004

  18. IPCC 2006: Annex 2. Summary of equations. 2006 IPC-C Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme / Eds. Eggleston H.S. et al. Japan: IGES, 2006. 34 p.

  19. IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds. Pachauri R.K., Meyer L.A. Geneva: IPCC, 2014. 151 p.

  20. Karelin D., Goryachkin S., Zazovskaya E., Shishkov V., Pochikalov A., Dolgikh A., Sirin A. et al. Greenhouse gas emission from the cold soils of Eurasia in natural settings and under human impact: Controls on spatial variability // Geoderma Regional. 2020. V. 22. P. 1–18. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2020.e00290

  21. Karelin D.V., Lyuri D.I., Goryachkin S.V., Lunin V.N., Kudikov A.V. Changes in the carbon dioxide emission from soils in the course of postagrogenic succession in the chernozems forest-steppe // Eurasian Soil Science. 2015. V. 48. P. 1229–1241. https://doi.org/10.1134/S1064229315110095

  22. Karelin D.V., Zamolodchikov D.G., Shilkin A.V., Popov S.Yu., Kumanyaev A.S., Lopes de Gerenyu V.O., Tel’nova N.O., Gitarskiy M.L. The effect of tree mortality on CO2 fluxes in an old-growth spruce forest // Eur. J. Forest Res. 2021. V. 140. P. 287–305. https://doi.org/10.1007/s10342-020-01330-3

  23. Kull S., Kurz W.A., Rampley G., Banfield G.E., Schivatcheva R.K., Apps M.J. Operational-scale Carbon Budget Model of The Canadian Forest Sector (CBM-CFS3) Version 1.0: User’s Guide. Canadian Forest Service, Northern Forestry Centre, 2007. 319 p.

  24. Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O., Kudeyarov V.N., Zhiengaliyev A.T. Carbon budgets in the steppe ecosystems of Russia // Doklady Earth Sciences. 2019. V. 485. P. 450–452. https://doi.org/10.1134/S1028334X19040238

  25. Li C., Frolking S., Frolking T.A. A model of nitrous oxide evolution from soil driven by rainfall events: 1. Model structure and sensitivity // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. P. D9. P. 9759–9776.

  26. Lloyd J., Kolle O., Fritsch H., de Freitas S.R., Silva Dias M.A.F., Artaxo P., Nobre A.D. et al. An airborne regional carbon balance for Central Amazonia // Biogeosciences. 2007. V. 4. P. 759–768. https://doi.org/10.5194/bg-4-759-2007

  27. Luyssaert S., Inglima I., Jung M., Richardson A.D., Reichstein M., Papale D., Piao S.L. et al. CO2 balance of boreal, temperate, and tropical forests derived from a global database // Global Change Biology. 2007. V. 13. P. 2509–2537. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2007.01439.x

  28. Sabrekov A.F., Glagolev M.V., Kleptsova I.E., Machida T., Maksyutov S.S. Methane emission from bog complexes of the west Siberian taiga // Eurasian Soil Science. 2013. V. 46. P. 1182–1193. https://doi.org/10.1134/S1064229314010098

  29. Sarzhanov D.A., Vasenev V.I., Vasenev I.I., Sotnikov Y.L., Ryzhkov O.V., Morin T. Carbon stocks and CO2 emissions of urban and natural soils in Central Chernozemic region of Russia // Catena. 2017. V. 158. P. 131–140. https://doi.org/10.1016/j.catena.2017.06.021

  30. Schmidt M., Reichenau T.G., Fiener P., Schneider K. The carbon budget of a winter wheat field: An eddy covariance analysis of seasonal and inter-annual variability // Agricultural and Forest Meteorology. 2012. V. 165. P. 114–126. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2012.05.012

  31. Schulze E.D., Ciais P., Luyssaert S., Schrumpf M., Janssens I.A., Thiruchittampalam B., Theloke J., Saurat M. et al. The European carbon balance. Part 4: Integration of carbon and other trace-gas fluxes // Global Change Biology. 2010. V. 16(5). P. 1451–1469. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2010.02215.x

  32. Sukhoveeva O.E., Karelin D.V. Application of the Denitrification-Decomposition (DNDC) model to retrospective analysis of the carbon cycle components in agrolandscapes of the central forest zone of European Russia // Geography, Environment, Sustainability. 2019. V. 12. P. 213–226. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2018-85

  33. Sukhoveeva O.E., Zolotukhin A.N., Karelin D.V. Climate-determined changes of organic carbon stocks in the arable chernozem of Kursk region // Arid Ecosystems. 2020. V. 10. P. 148–155. https://doi.org/10.1134/S2079096120020122

  34. Sushko S.V., Ananyeva N.D., Ivashchenko K.V., Kudeyarov V.N. Soil CO2 emission, microbial biomass, and basal respiration of chernozems under different land uses // Eurasian Soil Science. 2019. V. 52. P. 1091–1100. https://doi.org/10.1134/S1064229319090096

  35. Terentieva I.E., Sabrekov A.F., Ilyasov D., Ebrahimi A., Glagolev M.V., Maksyutov S. Highly dynamic methane emission from the west Siberian boreal floodplains // Wetlands. 2019. V. 39. P. 217–226. https://doi.org/10.1007/s13157-018-1088-4

  36. Wright L.A., Kemp S., Williams I. ‘Carbon footprinting’: towards a universally accepted definition // Carbon Management. 2011. V. 2. P. 61–72. https://doi.org/10.4155/cmt.10.39

  37. Zhang H., Wang L. Species diversity and carbon sequestration oxygen release capacity of dominant communities in the Hancang river basin, China // Sustainability. 2022. V. 14. P. 5405. https://doi.org/10.3390/su14095405

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Почвоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал