ISSN: 0024-1148 Лесоведение. 2015. № 4. С. 307-317


ИЗМЕНЕНИЕ ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА В ПОСТАГРОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЛЕСОВ В КОСТРОМСКОЙ ОБЛАСТИ

И. М. Рыжова, А. А. Ерохова, М. А. Подвезенная
Факультет почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, Ленинские горы, д.1, стр.12
E-mail: podvezennaya@yandex.ru


Поступила в редакцию: 27.01.2015 г.


Обсуждаются результаты изучения динамики и структуры запасов углерода в постагрогенных экосистемах южной тайги в ходе естественного восстановления леса на бывшей пашне. Установлено, что при зарастании лесом слабогумусированных суглинистых агродерново-подзолистых почв общие запасы углерода в экосистеме увеличиваются с 5.2 на пашне до 27.6 кг С м-2 в ельнике-черничнике 80-100 лет. Секвестрация связана в первую очередь с накоплением углерода в фитомассе, в меньшей степени - в почве. Запасы углерода фитомассы возросли в 48 раз, а в почве, включая подстилку, только в 1.4 раза. Максимальная скорость накопления углерода в постагрогенных экосистемах приходится на время активного формирования древесного яруса. В изучаемом хроноряду она составляет 0.24 кг С м -2 год -1. В процессе постагрогенной сукцессии изменяется структура общих запасов углерода экосистем. В агроэкосистеме 94% запаса углерода представлено углеродом почвы. В ходе лесовосстановления доля этого пула снижается до 22% в 80-100-летнем вторичном ельнике. Доля углерода подстилки составляет 2.7%. Представлены данные, характеризующие динамику не только запасов органического вещества почв, но и его состава, необходимые для прогнозирования изменений в круговороте углерода в результате смены характера землепользования. Показано, что при зарастании пашни лесом изменяется содержание не только лабильного углерода, но и органоминеральной фракции почв



  • Ключевые слова: круговорот углерода, запасы углерода, секвестирование углерода, лесовосстановление, лабильное органическое вещество почв, углерод микробной биомассы, грануло-денсиметрическое фракционирование.


Список литературы



  1. Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Рыжова И.М., Бочарникова Е.О., Стольникова Е.В. Углерод микробной биомассы и микробное продуцирование двуокиси углерода дерново-подзолистых почв постагрогенных биогеоценозов и коренных ельников южной тайги (Костромская область) // Почвоведение. 2009. № 9. С. 1108–1116.

  2. Артемьева З.С. Органическое вещество и гранулометрическая система почвы. М.: ГЕОС, 2010. 240 с.

  3. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.

  4. Базилевич Н.И.,  Гребенщиков О.С.,  Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М.: Наука, 1986. 296 с.

  5. Ванюшина А.Я., Травникова Л.С. Органо-минеральные взаимодействия в почвах (обзор литературы) // Почвоведение. 2003. № 4. С. 418–428.

  6. Владыченский А.С., Рыжова И.М., Телеснина В.М., Галиахметов Р.Т. Пространственно-временная динамика содержания органического углерода в дерново-подзолистых почвах постагрогенных биогеоценозов // Вестник МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 2009. № 2. С. 3–10.

  7. Владыченский А.С., Телеснина В.М., Румянцева К.А., Чалая Т.А. Органическое вещество и биологическая активность постагрогенных почв южной тайги на примере Костромской области // Почвоведение. 2013. № 5. С. 518–529.

  8. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А. Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества почв. М.: Агроконсалт, 1997. 82 с.

  9. Гузэль Н.И. Изменения почвенного покрова при зарастании бывших сельскохозяйственных земель на Карельском перешейке // Материалы по изучению русских почв. 1999. № 1. С. 22–25.

  10. Дмитриев Е.А., Рекубратский И.В., Горелова Ю.В., Витязев В.Г. К организации свойств почвенного покрова под елями // Структурно-функциональная роль почвы в биосфере. М.: ГЕОС, 1999. С. 59–69.

  11. Ерохова А.А., Макаров М.И., Моргун Е.Г., Рыжова И.М. Изменение состава органического вещества дерново-подзолистых почв в результате естественного восстановления леса на пашне // Почвоведение. 2014. № 11. С. 1–7.

  12. Замолодчиков Д.Г. Пул углерода крупных древесных остатков в лесах России: учет влияния пожаров и рубок // Лесоведение. 2009. № 4. С. 3–15.

  13. Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М.: Изд-во МГУ, 1977. 312 с.

  14. Кечайкина И.О., Рюмин А.Г., Чуков С.Н. Постагрогенная трансформация органического вещества дерново-подзолистых почв // Почвоведение. 2011. № 10. С. 1178–1192.

  15. Классификация  и  диагностика  почв  России / Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

  16. Курганова И.Н., Ермолаев А.М., Лопес де Гереню В.О., Ларионова А.А., Келлер Т., Ланге Ш., Кузяков Я.В. Баланс углерода в залежных землях Подмосковья // Почвоведение. 2007. № 1. С. 60–68.

  17. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О. К чему ведет сокращение пахотных земель // Природа. 2009. № 11. С. 20–27.

  18. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Швиденко А.З., Сапожников П.М. Изменение общего пула органического углерода в почвах России в 1990–2004 гг. // Почвоведение. 2010. № 3. С. 361–368.

  19. Литвинович А.В., Павлова О.Ю. Изменение гумусного состояния дерново-подзолистой глееватой песчаной почвы на залежи // Почвоведение. 2007. № 11. С. 1323–1329.

  20. Литвинович А.В., Павлова О.Ю., Плылова И.А. Изменение состава растительного покрова, морфологического строения профиля, содержания и запасов гумуса окультуренной дерново-подзолистой глееватой суглинистой почвы в процессе постагрогенной эволюции // Известия СПб ГАУ. 2011. № 22. С. 74–78.

  21. Люри Д.И., Горячкин С.В., Караваева Н.А., Щенисенко E.A., Нефедова Т.Т. Динамика сельскохозяйственных земель России в XX веке и постагрогенное восстановление растительности и почв. М.: ГЕОС, 2010. 416 с.

  22. Мамонтов В.Г., Афанасьева Р.А., Родионова Л.П., Быканова О.М. К вопросу о лабильном органическом веществе почв // Плодородие. 2008. № 2. С. 20–22.

  23. Мамонтов В.Г., Родионова Л.П., Быковский Ф.Ф., Абубакар С. Лабильное органическое вещество почвы: номенклатурная схема, методы изучения и агроэколо-

  24. гические функции // Известия ТСХА. 2000. Вып. 4. С. 93–108.

  25. Методы стационарного изучения почв / Под ред. А.А. Роде, Н.А. Ногина, И.Н. Скрынниковой. М.: Наука, 1977. 296 с.

  26. Моргун Е.Г., Макаров М.И. Использование поли-вольфрамата натрия при грануло-денсиметрическом фракционировании почвенного материала // Почвоведение. 2011. № 4. С. 433–438.

  27. Романовская А.А. Органический углерод в почвах залежных земель России // Почвоведение. 2006. № 1. С. 52–61.

  28. Рыжова И.М., Ерохова А.А., Подвезенная М.А. Динамика и структура запасов углерода в постагрогенных экосистемах южной тайги // Почвоведение. 2014. № 9. С. 1–10.

  29. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Гульбе Т.А., Гульбе Я.И. Аллометрические уравнения для фитомассы по данным деревьев сосны, ели, березы и осины // Ле-соведение. 1996. № 6. С. 36–46.

  30. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Честных О.В. Углеродные пулы фитомассы, почв и депонирование углерода в еловых лесах России // Хвойные бореальной зоны. 2004. Вып. 2. С. 21–30.

  31. Чалая Т.А. Запасы углерода в почвах и растительности постагрогенных ландшафтов южной тайги: Авто-реф. … канд. биол. наук. М.: МГУ, 2012. 26 с.

  32. Щепащенко Д.Г., Мухортова Л.В., Швиденко А.З., Ведрова Э.В. Запасы органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2013. № 2. С. 124–132.

  33. Anderson J.P.E., Domsch K.H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. V. 10. P. 215–221.

  34. Guo L.B., Gifford R.M. Soil carbon stocks and land use change: a meta analysis // Global Change Biol. 2002. V. 8. P. 345–360.

  35. Halliday J.C., Tate K.R., McMurtrie R.E., Scott N.A. Mechanisms for changes in soil carbon storage with pas-ture to Pinus radiata land-use change // Global Change Bi-ology. 2003. V. 4. P. 1294–1308.

  36. Insam H., Domsch K.H. Relation between soil organic carbon and microbial biomass on chronosequences of rec-lamation sites. // Microbial Ecology. 1988. V. 15. P. 177– 188.

  37. Kalinina O., Chertov O., Dolgikh A.V., Goryachkin S.V., Lyuri D.I., Vormstein S., Giani L. Self-restoration of postagrogenic Albeluvisols: Soil development, carbon stocks and dynamics of carbon pools // Geoderma. 2013. V. 207– 208. P. 221–233.

  38. Kirschbaum M.U.F., Guo L.B, Gifford R.M. Observed and modelled soil carbon and nitrogen changes after planting a Pinus radiata stand onto former pasture // Soil Biology and Biochemistry. 2008. V. 40. P. 247–257.

  39. Laganiere J., Angers D.A., Pare D. Carbon accumulation in agricultural soils after afforestation: a meta-analysis // Global Change Biol. 2010. V. 16. P. 439–453.

  40. Paul K.I., Polglase P.J., Nyakuengama J.G., Khanna P.K. Change in soil carbon following afforestation // Forest Ecology and Management. 2002. V. 168. P. 241–257.

  41. Paul K.I., Polglase P.J., Richards G.P. Predicted change in soil carbon following afforestation or reforestation, and analysis of controlling factors by linking a C accounting model (CAMFor) to models of forest growth (3PG), litter decomposition (GENDEC) and soil C turnover (RothC) // Forest Ecology and Management. 2003. V. 177. P. 485– 501.

  42. Poeplau Ch., Don A., Vesterdal L., Leifeld J., van Wesemael B., Schumacher J., Gensior A. Temporal dynamics of soil organic carbon after land-use change in the temperate zone – carbon response functions as a model approach // Global Change Biol. 2011. V. 17. P. 2415–2427.

  43. Post W.M., Kwon K.C. Soil carbon sequestration and land use change: processes and potential // Global Change Biol. 2000. V. 6. P. 317–328.

  44. Six J., Callewaert P., Lenders S., De Gryze S., Mor-ris S.J., Gregorich E.G., Paul E.A., Paustian K. Measur-ing and Understanding Carbon Storage in Afforested Soils by Physical Fractionation // Soil Sci. Soc. Am. J. 2002. V. 66. P. 1981–1987.

  45. Vesterdal L., Ritter E., Gundersen P. Change in soil organic carbon following afforestation of former arable land // Forest Ecology and Management. 2002. V. 169. P. 137–147.

  46. von Lutzow M., Kogel-Knabner I., Ekschmit K., Fles-sa H., Guggenberger G., Matzner E., Marschner B. Re-view: SOM fractionation methods: Relevance to func-tional pools and to stabilization mechanisms // Soil Biol. Biochem. 2007. V. 39. P. 2183–2207.

  47. Vuichard N., Ciais P., Belelli L., Smith P., Valentini R. Carbon sequestration due to abandonment of agriculture in the former USSR since 1990 // Global Biogeochemical Сycles. 2008. V. 22. GB4018 doi:10.1029/2008GB003212.