ПОТОКИ, ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ЭМИССИЯ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВВ ЗАБОЛОЧЕННЫХ ПОЧВАХ

А.В. Смагин1, М.В. Смагина, Т В. Глухова2

!МГУ, факультет почвоведения;

*Институт лесоведения РАН, Московская обл.

Болотные экосистемы являются мощным резервуаром органического углерода на планете.

пдаваемого веками углерода в виде С02. Вместе с тем природные забоченные земли выступают в качестве мощного источника другого парнико- Л° о газа — метана. По современным оценкам от 1/4 до 1/3 глобального ^поизводства СН4 (560 млн. т/год) приходится на долю переувлажненных земель, в состав которых в первую очередь входят болотные массивы [7]. умеренное осушение способствует формированию метанотрофного фильтра в поверхностных горизонтах торфяной залежи и резкому сокращению выделения СН4 в атмосферу. Таким образом, возможность управления газовой функцией заболоченных земель заключается в поддержании оптимального уровня почвенно-грунтовых вод, при котором с одной стороны не происходит значительного разрушения торфяника, а с другой — минимизирована эмиссия метана. Очевидно, что реакция болотных экосистем на изменение водного режима, а, значит, и параметры оптимального функционирования этих объектов не могут быть достоверно определены без предварительного изучения внутрипочвенных механизмов генерирования, переноса и выделения газообразных веществ.

Экспериментальный материал был собран в летние полевые сезоны 1997-98 г. на стационарах ф-та почвоведения МГУ (Московская обл., Солнечногорский р-н, п. Чашниково), Ин-та лесоведения РАН (Тверская обл., Западнодвинский р-н, д. Сосвятское) и Ин-та микробиологии РАН (Томская обл., Бакчарский р-н, п. Плотниково). Участок №1 находится в притеррасном понижении поймы р. Клязьма на заболоченной территории грунтового питания, подверженной осушительной мелиорации (УОПЭЦ Чашниково). Две следующих опытных площади расположены на территории низинного болота смешанного типа увлажнения под черноолынаником крупнотравнопапоротниковым (№2) и черноолыиаником болотно-травяным (№3) (Западнодвинский стационар, объект «Грустинка»). Участок №2 не подвержен осушению и, УПГВ на нем за период наблюдений (июль-октябрь 97) находился в пределах 10-17 см. На дренированном участке №3 почвенно-грунтовые воды залегали существенно глубже (60-80 см) и лишь осенью после обильных осадков поднимались до отметок 30-40 см. Последний объект (№4) является элементом типичного западносибирского верхового болота атмосферного питания под травяно-сфагновой растительностью. Дренажная сеть оказывает слабое воздействие на исследуемую территорию, в результате чего УПГВ в течение полевого сезона редко снижается до глубин 10-12 см и в основном варьирует в пределах верхних 5 см торфяной залежи.

Результаты полевых наблюдений за профилем концентраций парниковых газов (С02, СН4) с использованием стационарных мембранных пробо

отборников [4] выявили наличие экстремума в их вертикальном распр^ лении (рис.1). Это означает наличие двустороннего градиента концентра^ и, соответственно, противоположно направленных вертикальных Диффу^ онных потоков газов. Для их оценки были определены эффективные коза фициенты диффузии газов в зависимости от пористости аэрации (D(Ilg)) (рис.2).

В осушенных объектах доминирует восходящая диффузия, обеспечивающая на 80-100% эмиссию газов с поверхности. Определение гросс-продукции СО2 почвой (V) с помощью балансовой кинетической модели [4] выявило, что этот показатель превьппает на 13-23 % эмиссию газа. Так для объекта №2 суммарная за июль-октябрь величина V составила 108 г/м^, а эмиссия — 84 г/м2; для объекта №3 — 577 г/м2 при эмиссии 500 г/м^ Разница обусловлена аккумуляцией, геотропическим переносом и последующим латеральным стоком растворенного газа. Сопоставление данных о поступлении

стительных остатков [6] и его минерализации в виде парниковых газов ^ ^плавкой на дыхание корней на объектах 2 и 3 показало, что депонирова- с Пс -Тд^пда имеет место только в неосушенных болотных экосистемах.

Рис.2. Эффективные коэффициенты диффузии СОг (объект №1) и СН4 (объект №4) в болотных почвах, см2 час'1

[1] Вомперский С.Э. и др. Заболоченные органические почвы и болота России и запасы в их торфах// Почвоведение. 1994. № 12. С. 17-25. [2] Ефремова Т.Т. и др. Запасы и содержание соединений углерода в болотных экосистемах России// Почвоведение. 1997. № 12. С. 1470-1477. [3] Икконен Е.Н., Толстогузов О.В Диффузия углекислого газа в торфяной почве верхового болота // Почвоведение. 1996. № 7. С. 868-872. [4] Смагин А.В. Анализ поведения углекислого газа в почве // Вестн. МГУ сер 17. 1998. № 4. С. 28-35. [5] Смагин А.В., Смирнов Г.В. Методы определения эффективных коэффициентов диффузии СО2 в почве // Вестн. МГУ. сер 17. 1996. № 2 С 3-10 [6] Смагина М.В. Микроорганизмы и экологические особенности трансформации органического вещества в осушаемых болотных лесах. Автореф. дисс. канд биол. наук. Красноярск, 1988. [7] Bridges Е.Н., Batjes N.H. Soil gaseous emission and global climatic change // Geography. 1996. V. 81 (2). P.155-169.