ISSN: 0024-1148 Лесоведение. 2014. № 4. С. 56-66

ФАКТОРЫ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОТОКОВ СО ₂ИЗ ПОЧВ ЮЖНОТАЕЖНОГО ЕЛЬНИКА НА ВАЛДАЕ

 Д.В. Карелин^1,2,3, А.В. Почикалов², Д.Г. Замолодчиков^1,2,М.Л. Гитарский^3 
1 Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН (ЦЭПЛ РАН): 117997, г. Москва, Профсоюзная ул., 84/32, стр. 14
² Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова: 119991, г. Москва, Ленинские Горы, 1
³ ФГБУ Институт глобального климата и экологии Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и Российской академии наук (ФГБУ "ИГКЭ Росгидромета и РАН"): 107258, г. Москва, ул. Глебовская, 20б

 Поступила в редакцию: 24 февраля 2014 г.

На основе пятилетних исследований, проведенных в южнотаежном ельнике Валдайской возвышенности (Новгородская обл.), выделены пространственно-временные факторы почвенной эмиссии диоксида углерода в различных масштабах: от часов и суток до сезонов года и нескольких лет, и от микро- до мезобиотопов. Среди наиболее значимых отмечены температуры приземного воздуха и верхнего слоя почвы, влажность верхнего слоя почвы, количество осадков за предшествующий период, а также мощность подстилки, расстояния до ближайших стволов сухостоя и валежа елей и коэффициент усиления микробного дыхания. Единственной общей значимой переменной при раздельном анализе пространственных и временных факторов эмиссии СО₂ оказалась температура почвы на глубине 1 см. Показана необходимость учета как пространственных, так и временных факторов при прогнозной оценке почвенной эмиссии СО₂.

• Работа выполнена в рамках научно-исследовательских работ Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Российской Федерации, а также при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Российского Географического общества (13-05-41478 РГО_А).


• Ключевые слова: дыхание почвы, почвенная эмиссия СО₂, пространственная и временная изменчивость, бореальные экосистемы.

Список литературы:

1.             Евдокимов И.В., Ларионова А.А., Шмитт М., Лопес де Гереню В.О., Бан М. Экспериментальная оценка вклада дыхания корней растений в эмиссию углекислого газа из почвы//Почвоведение. 2010. № 12. С. 1479-1488.          

2.             Кудеяров В.Н., Заварзин Г.А., Благодатский С.А., Борисов А.В., Воронин П.Ю., Демкин В.А., Демкина Т.С., Евдокимов И.В., Замолодчиков Д.Г., Карелин Д.В., Комаров А.С., Курганова И.Н., Ларионова А.А., Лопес де Гереню В.О., Уткин А.И., Чертов О.Г. Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России. М.: Наука, 2007. 315 с.               

3.             Курганова И.Н., Кудеяров В.Н. Оценка потоков диоксида углерода из почв таежной зоны России//Почвоведение. 1998. № 9. С. 1058-1070.                     

4.             Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Мякшина Т.Н., Сапронов Д.В., Кудеяров В.Н. Эмиссия СО2 из почв различных экосистем южнотаежной зоны: анализ данных непрерывных 12-летних круглогодичных наблюдений//Доклады Академии наук. Сер. Биология. 2011. Т. 436. № 6. С. 843-846.           

5.             Лопес де Гереню В.О., Курганова И.Н., Розанова Л.Н., Кудеяров В.Н. Годовые потоки диоксида углерода из некоторых почв южнотаежной зоны России//Почвоведение. 2001. № 9. C. 1045-1059.    

6.             Сафонов С.С., Карелин Д.В., Грабар В.А., Латышев Б.А., Грабовский В.И., Уварова Н.Е., Замолодчиков Д.Г., Коротков В.Н., Гитарский М.Л. Эмиссия диоксида углерода от разложения валежа в южнотаежном ельнике//Лесоведение. 2012. № 5. C. 44-49.              

7.             Allison S.D., Treseder K.K. Climate change feedbacks to microbial decomposition in boreal soils//Fungal Ecology. 2011. V. 4. P. 362-374.                   

8.             Bond-Lamberty B., Thomson A. Temperature-associated increases in the global soil respiration record//Nature. 2010. V. 464. P. 579-582.             

9.             Borken W., Xu Y.-J., Davidson E.A., Beese F. Site and temporal variation of soil respiration in European beech, Norway spruce, and Scots pine forests//Global Change Biology. 2002. V. 8. P. 1205-1216.        

10.          Chen S., Huang Y., Zou J., Shen Q., Hu Z., Qin Y., Chen H., Pan G. Modeling interannual variability of global soil respiration from climate and soil properties//Agricultural and Forest Meteorology. 2010. V. 150. P. 590-605.                    

11.          Concilio A., Chen J., Ma S., North M. Precipitation drives interannual variation in summer soil respiration in a Mediterranean-climate, mixed-conifer forest//Climatic Change. 2009. V. 92. P. 109-122.          

12.          Curiel Yuste J., Janssens I.A., Carrara A., Meire-sonne L., Ceulemans R. Interactive effects of temperature and precipitation on soil respiration in a temperate maritime pine forest//Tree Physiology. 2003. V. 23. P. 1263-1270.             

13.          De Forest J.L., Noormets A., McNulty S.G., Sun G., Tenney G., Chen J. Phenophases alter the soil respiration-temperature relationship in an oak-dominated forest//International Journal of Biometeorology. 2006. V. 51. P. 135-144.             

14.          Dixon R.K, Brown S., Houghton R.A., Solomon A.M., Trexler M.C., Wisniewski J. Carbon pools and flux of Global Forest Ecosystems//Science. 1994. V. 263. P. 185-190.          

15.          Dornbush M.E., Raich J.W. Soil temperature, not aboveground plant productivity, best predicts intra-annual variations of soil respiration in central Iowa grasslands//Ecosystems. 2006. V. 9. P. 909-920.          

16.          Hibbard K.A., Law B.E., Reichstein M., Sulzman J. An analysis of soil respiration across northern hemisphere temperate ecosystems//Biogeochemistry. 2005. V. 73. P. 29-70.   

17.          Gaumont-Guay D., Black T.A., Barr A.G., Griffis T.J., Jassal R.S., Crishnan P., Grant N., Nesic Z. Eight years of forest-floor CO2 exchange in a boreal black spruce forest: Spatial integration and long-term temporal trends//Agricultural and Forest Meteorology. 2014. V. 184. P. 25-35.   

18.          GLOBE Carbon Cycle. Durham, The University of New Hampshire, 2011. http://globecarboncycle.unh. edu.                

19.          Keith H., Jacobsen K.L., Raison R.J. Effects of soil phosphorus availability, temperature and moisture on soil respiration in Eucalyptus pauciflora forest//Plant and Soil. 1997. V. 190. P. 127-141.             

20.          Khomik M., Altaf Arain M., McCaughley J.H. Temporal and spatial variability of soil respiration in a boreal mixedwood forest//Agricultural and Forest Meteorology. 2006. V. 140. P. 244-256.                

21.          Loveland T.R., Reed B.C., Brown J.F., Ohlen, D.O., Zhu Z., Yang L., Merchant J.W. Development of a global land cover characteristics database and IGBP DISCover from 1 km AVHRR data//International J. of Remote Sensing. 2000. V. 21. P. 1303-1330.      

22.          Martin J.G., Bolstad P.V. Variation of soil respiration at three spatial scales: Components within measurements, intra-site variation and patterns on the landscape//Soil Biology and Biochemistry. 2009. V. 41. P. 530-543.                      

23.          Ngao J., Epron D., Delpierrec N., Breda N., Granier A., Longdoz B. Spatial variability of soil CO2 efflux linked to soil parameters and ecosystem characteristics in a temperate beech forest//Agricultural and Forest Meteorology. 2012. V. 154-155. P. 136-146.

24.          Oishi C., Palmroth S., Butnor J.R., Johnsen K.H., Oren R. Spatial and temporal variability of soil CO2 efflux in three proximate temperate forest ecosystems//Agricultural and Forest Meteorology. 2013. V. 171-172. P. 256-269.    

25.          Raich J.W., Potter C.S. Global patterns of carbon dioxide emissions from soils//Global Biogeochemical Cycles. 1995. V. 9. P. 23-36.            

26.          Raich J.W., Potter C.S., Bhagawati D. Interannual variability in global soil respiration, 1980-94//Global Change Biology. 2002. V. 8. P. 800-812.   

27.          Raich J.W., Schlesinger W.H. The Global carbon dioxide flux in soil respiration and its relation to vegetation and climate//Tellus. 1992. V. 44B. P. 8199.                 

28.          Reichstein M., Rey A., Freibauer A., Tenhunen J., Valentini R., Banza J., Casals P., Grtinzweig J.M., Irvine J., Joffre R., Law B.E., Loustau D., Miglietta M., Oechel W., Ourcival J.-M., Pereira J.S., Peressotti A., Ponti F., Ye Qi, Rambal S., Rayment M., Romanya J., Rossi F., Tedeschi V., Tirone G., Ming Xu, Yakir D. Modeling temporal and large-scale spatial variability of soil respiration from soil water availability, temperature and vegetation productivity indices//Global Biogeochemical Cycles. 2003. V. 17. № 4. P. 1104. , 4 р DOI: 10.1029/2003GB002035             

29.          Ryan M.G., Law B.E. Interpreting, measuring and modeling soil respiration//Biogeochemistry. 2005. V. 73. P. 3-27.                 

30.          Saiz G., Black K., Reidy B., Lopez S., Farrell E.P. Assessment of soil CO2 efflux and its components using a process-based model in a young temperate forest site//Geoderma. 2007. V. 139. P. 79-89.            

31.          The LI-6200 Primer. An Introduction to Operating the LI-6200 Portable Photosynthesis System. Lincoln, USA: LI-COR Inc., 1989. 123 p.       

32.          Wei W., Weile C., Shaopeng W. Forest soil respiration and its heterotrophic and autotrophic components: global patterns and responses to temperature and precipitation//Soil Biology and Biochemistry. 2010. V. 42. P. 1236-1244. 

33.          Xu M., Qi Y. Soil-surface CO2 efflux and its spatial and temporal variations in a young ponderosa pine plantation in northern California//Glob. Ch. Biol. 2001. V. 7. P. 667-677.                   

34.          Yan J., Zhang D., Zhou G., Liu J. Soil respiration associated with forest succession in subtropical forests in Dinghushan Biosphere Reserve//Soil Biology and Biochemistry. 2009. V. 41. P. 991-999.