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
- 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.
- Артемьева З.С. Органическое вещество и гранулометрическая система почвы. М.: ГЕОС, 2010. 240 с.
- Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.
- Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М.: Наука, 1986. 296 с.
- Ванюшина А.Я., Травникова Л.С. Органо-минеральные взаимодействия в почвах (обзор литературы) // Почвоведение. 2003. № 4. С. 418–428.
- 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.
- 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.
- Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А. Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества почв. М.: Агроконсалт, 1997. 82 с.
- Гузэль Н.И. Изменения почвенного покрова при зарастании бывших сельскохозяйственных земель на Карельском перешейке // Материалы по изучению русских почв. 1999. № 1. С. 22–25.
- 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.
- 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.
- Замолодчиков Д.Г. Пул углерода крупных древесных остатков в лесах России: учет влияния пожаров и рубок // Лесоведение. 2009. № 4. С. 3–15.
- Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М.: Изд-во МГУ, 1977. 312 с.
- Кечайкина И.О., Рюмин А.Г., Чуков С.Н. Постагрогенная трансформация органического вещества дерново-подзолистых почв // Почвоведение. 2011. № 10. С. 1178–1192.
- Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
- 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.
- Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О. К чему ведет сокращение пахотных земель // Природа. 2009. № 11. С. 20–27.
- 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.
- Литвинович А.В., Павлова О.Ю. Изменение гумусного состояния дерново-подзолистой глееватой песчаной почвы на залежи // Почвоведение. 2007. № 11. С. 1323–1329.
- 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.
- 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.
- 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.
- Мамонтов В.Г., Родионова Л.П., Быковский Ф.Ф., Абубакар С. Лабильное органическое вещество почвы: номенклатурная схема, методы изучения и агроэколо-
- гические функции // Известия ТСХА. 2000. Вып. 4. С. 93–108.
- Методы стационарного изучения почв / Под ред. А.А. Роде, Н.А. Ногина, И.Н. Скрынниковой. М.: Наука, 1977. 296 с.
- Моргун Е.Г., Макаров М.И. Использование поли-вольфрамата натрия при грануло-денсиметрическом фракционировании почвенного материала // Почвоведение. 2011. № 4. С. 433–438.
- Романовская А.А. Органический углерод в почвах залежных земель России // Почвоведение. 2006. № 1. С. 52–61.
- 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.
- 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.
- 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.
- Чалая Т.А. Запасы углерода в почвах и растительности постагрогенных ландшафтов южной тайги: Авто-реф. … канд. биол. наук. М.: МГУ, 2012. 26 с.
- Щепащенко Д.Г., Мухортова Л.В., Швиденко А.З., Ведрова Э.В. Запасы органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2013. № 2. С. 124–132.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.