ИСТИНА

Оценка запасов органического углерода в разных блоках биогеоценоза необходима для решения задач, направленных на устойчивое развитие в масштабах биосферы. Наземные методы (мониторинговые площадки) нужны для обучения и валидации данных дистанционного зондирования, а также для разработки моделей зависимости запасов углерода от различных абиогенных факторов. В Учебно-опытном почвенно-экологическом центре (УО ПЭЦ МГУ «Чашниково») уже более 70 лет ведутся исследования почвенного и растительного покрова естественных и агроценозов подзоны хвойно-широколиственных лесов. Здесь был организован тестовый участок, состоящий из 5 пробных площадей (ПП) в массиве березово-елового леса площадью более 50 га с типичными среднедерново-глубокоподзолистыми языковатыми среднесуглинистыми почвами на покровных суглинках, подстилаемых мореной. УОПЭЦ МГУ «Чашниково» расположен в области умеренно-континентального климата. Средняя многолетняя температура воздуха составляет +3,7°С, средняя температура января –10,5°С, июля +17°С, безморозный период длится 120-130 дней. Среднегодовое количество осадков около 600 мм. Максимальная высота зафиксирована в юго-западной части лесного массива, и достигает 228–230 м над уровнем моря. Тип увлажнения на ПП – смешанный (атмосферный, грунтовый). Отбор образцов почв и растений проводили в конце вегетационного периода по методикам, утвержденным в проекте Важнейший инновационный проект государственного значения (ВИП ГЗ). На всех пяти ПП были проведены геоботанические, почвенные, почвенно-зоологические и микробиологические исследования, а также оценка биомассы живого напочвенного покрова и измерения эмиссии CO2 с поверхности почвы. Были рассчитаны статистические показатели в пакете Statistics и программной среде R. Экосистемы представляли собой леса возраста 70– 90 лет, в древостое, которых преобладали ель европейская (Picea abies (L.) H. Karst.) и береза повислая (Betula pubescens Ehrh.). Общая сомкнутость крон составляет в среднем 48%, а общее проективное покрытие – 45%. В живом напочвенном покрове преобладали такие виды как кислица обыкновенная (Oxalis acetosella L.), осока волосистая (Carex pilosa Scop.), зеленчук желтый (Galeobdolon luteum Huds.). Проведенные таксационные описания леса УО ПЭЦ МГУ «Чашниково» позволили рассчитать запасы органического углерода в ярусах древесной растительности, подроста и подлеска, а также углерод, аккумулированный в мортмассе. Средние запасы органического углерода для ярусов древостоя, подроста и подлеска в общем составляют 113,186 т/га, коэффициент вариации – 21%. Древесный ярус вносит основной вклад в общие запасы углерода (95,3-99,6%), доля подлеска 0,3-4,7%. Основную роль в структуре древостоя играет фракция стволов, которая составляет 65,5-70,2% общего запаса углерода, доля ветвей – 10,9-11,7%, корней – 16,3-18,8%. Наименьший вклад в запасы вносят ассимилирующие органы 1,8-4,6%. Запасы углерода мортмассы не очень велики для подобного типа леса и составляют в среднем 11,792 т/га, варьируя от 6,703 до 18,855. Данная фракция представлена в основном сухостоем древостоя (50,4-81,2%), существенный вклад вносит валеж: 17,5-48,6%. Незначительную роль играют сухостой подлеска и подроста, пни и хворост. Среднее значение запасов углерода надземной биомассы оказалось равным 0,197 т/га при колебаниях от 0,032 до 0,609 (коэффициент вариации – 69%). Диапазон варьирования запасов углерода для доминирующих травяных растений может отличаться в 100–130 раз (ожика волосистая и живучка ползучая), в десятки раз (зеленчук желтый и сныть обыкновенная) или всего в 3-4 раза (кислица обыкновенная и копытень европейский). Среднее значение запасов углерода подземной биомассы травяного яруса составляли 1,083 т/га при колебаниях от 0,55,3 до 1,587 (коэффициент вариации заметно ниже – 18%). Связи между величинами наземной и подземной биомасс не обнаружено. Все лесные подстилки, отобранные на изучаемых площадках, относятся к деструктивному типу. Среднее значение запасов углерода в подстилках оказалось равным 1,967 т/га при колебаниях от 0,662 до 5,059 (коэффициент вариации – 57%). Расчет запасов углерода в почвах производился на основе данных по содержанию углерода, плотности почв с учетом каменистости. Плотность почвы закономерно возрастает с глубиной от 0,87 до 1,55 г/см3 и с глубины 50 см практически не меняется. Доля мелкозема колеблется в пределах 93,0– 99,9%. Распределение запасов углерода в метровой толще почвы имеет аккумулятивный характер, они уменьшаются от 20,8 т/га в слое 0– 10 см и 18,35 т/га в слое 10-20 см до не более 5,0 т/га для слоёв с шагом 10 см с глубины 30 см. Суммарный запас органического углерода в слое 0– 30 см составляет 46,9 т/га, в метровой толще – 78,0 т/га. Общая численность дождевых червей составила 56,5±45,9 экз./м2, общая биомасса 50,1±38,7 г/м2. Запасы Cмик в подстилках составляют от 1,32 до 4,57 мг/г при естественной влажности, а qCO2 составляет – 2,35 до 13,06 мкг C-CO2∙мг-1 Смик∙ч-1. qCO2 для большинства почвенных образцов составляет 0,6-3,5 мкг C-CO2∙мг-1 Смик∙ч-1, в среднем – 2,6. Для профильного распределения характерно возрастание вниз по профилю, часто с локальным минимумом в горизонте AE. В горизонтах B показатель достигает высоких значений 10-13 мкг C-CO2∙мг-1 Смик∙ч-1, а микробные сообщества почти не откликаются на внесение дополнительного источника легкодоступного углерода, демонстрируя отсутствие пула покоящихся форм микроорганизмов и высокие удельные затраты энергии на поддержание существующей биомассы. Установлено, что в течение периода наблюдения, используя портативный газоанализатор LICA United Technology Limited (модель PS-9000), эмиссия диоксида углерода с поверхности почвы варьировала в широких пределах (от 12 до 416 мг С*м-2*час-1) и составляла в среднем 158±91 мг С*м-2*час-1 (n=168). Этот показатель характеризуется высокой пространственной вариабельностью: коэффициент вариации составил 57%. Наибольшие значения эмиссии наблюдались в августе, а наименьшие – в марте. Наблюдается возрастание разброса значений с марта по август. Установлено, что эмиссия С-СО2 с поверхности почвы имеет статистически значимую связь с температурой почвы (r=0.85, p<0.05, n=168) и объемной влажностью почвы (r=- 0.50, p <0.05, n=168). Работа выполнена в рамках реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения "Разработка системы наземного и дистанционного мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов на территории Российской Федерации, обеспечение создания системы учета данных о потоках климатически активных веществ и бюджете углерода в лесах и других наземных экологических системах» (рег. № 123030300031-6).