УДК 631.42
Анализ пространственного разнообразия и временной динамики почвенных потоков парниковых газов (CO2, СH4, N2O) в условиях представительных урбоэкосистем г. Курска[2]
a, a, a, b
a Лаборатория агроэкологического мониторинга, моделирования и прогнозирования экосистем РГАУ-МСХА имени
b Университет Тушия (Италия)
Аннотация
Одним из основных факторов глобальных изменений климата и биоты являются характерные для XXI века ускоренные изменения структуры землепользования с быстрым ростом городских территорий, качественное изменений функционирования почвенного покрова урбоэкосистем и повышенное продуцирование ими парниковых газов. Экологические риски урбогенно повышенной почвенной эмиссии парниковых газов максимально выражены в регионах с повышенными запасами органического вещества фоновых почв. На европейской территории России к ним, прежде всего, относятся индустриально развитые города Центрально-Черноземного региона и, в частности, Курск, характеризующийся большой площадью (диаметром до 30 км), доминированием высокогумуссированных лесостепных черноземов и темно-серых лесных почв, четкой дифференциацией на функциональные зоны селитебного, промышленного и рекреационного назначения. В основу работы положены результаты многолетних почвенно-экологических исследований представительных для трех функциональных зон г. Курска ключевых участков мониторинга – в сравнении с данными сопряженных анализов фоновых территорий с сопоставимыми вариантами черноземов и серых лесных почв. В ходе проведенных в 2013-2015 г. г. исследований изучены регионально-типологические закономерности суточной, сезонной и, частично, годовой динамики почвенных потоков парниковых газов (CO2, СH4, N2O) с оценкой влияния на нее основных экологических факторов антропогенной (функциональная зона города) и биоклиматической (фоновый тип почв, температура и влажность почвы и воздуха) природы. В результате проведения круглогодичных и, в теплое время года, подекадных наблюдений установлена устойчиво повышенная (на 20-25 % по сравнению с их природными фоновыми аналогами) эмиссия СО2 почвами исследуемых городских экосистем, преобладание в них пониженного (в 2-6 раз) стока СH4 и наибольшая эмиссия N2О почвами промышленной зоны. Доминирующим фактором сезонной динамики почвенных потоков парниковых газов в условиях исследованных представительных урбоэкосистем весной и осенью является температура почвы (RTS до 0,92) и ее повышенная влажность (RWS до -0.61), летом – влажность почвы (RWS до 0.73). Удельный вклад почвенных потоков СH4 и N2О в общую эмиссию парниковых газов исследованных экосистем относительно небольшой (в пределах нескольких относительных процентов – отрицательных для СH4 и положительных для N2О), но значительно выше, чем в их фоновых аналогах. Интегральная оценка городской эмиссии парниковых газов должна проводиться с учетом функционального зонирования городов, функционально-экологических особенностей их антропогенно измененных и фоновых почв, по результатам многолетнего экологического мониторинга. Нормализация экологических функций городских почв в условиях Центрально-Черноземного региона России может создать хорошие предпосылки для стабилизации региональных потоков парниковых газов, что, в свою очередь, является важным фактором предупреждения характерных для XXI века ускоренных глобальных изменений климата и биоты.
Ключевые слова: ЭКОЛОГИЯ, УРБОЭКОЛОГИЯ, ГЛОБАЛЬНЫЕ ИЗМЕНИЯ, ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ, ГОРОДСКИЕ ПОЧВЫ, ЧЕРНОЗЕМЫ, СЕРЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОЧВЫ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЗОНЫ, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ПОЧВЕННЫЕ ПОТОКИ, ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗНООБРАЗИЕ, ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА.
________________________________________________________________
Введение
Глобальные изменения климата и биоты, во многом определяемые ростом в атмосфере концентрации парниковых газов, стоят в ряду приоритетных проблем современной экологии [1, 2]. Землепользование – основной фактор, определяющий потоки парниковых газов в наземных экосистемах. Характерной чертой современного землепользования является растущий уровень урбанизации [3, 4], в процессе которого происходят серьезные трансформации потоков веществ и энергии, формируются почвы, качественно отличающиеся от естественных аналогов [5-7] по своим физическим, химическим и биологическим свойствам, выполняемым ими экологическим функциям.
Наиболее активные парниковые газы (СО2, СH4, N2O) имеют, преимущественно, почвенное происхождение [8-10]. В то же время, в отличие от естественных и агроэкосистем, регионально-типологические закономерности их эмиссии городскими почвами изучены значительно слабее. Одним из ключевых факторов пространственной неоднородности экологического функционирования городских почв являются контрастная антропогенная нагрузка, характер и интенсивность использования, отражаемые в системах функционального зонирования городских территорий [4, 11, 12].
Рекреационные, селитебные и промышленные функциональные зоны городов принципиально отличаются между собой по степени нарушения и «запечатанности» почв, их химическим и биологическим свойствам. Это в значительной мере определяет очень высокую пространственно-временную изменчивость почвенных потоков парниковых газов урбобэкосистем и актуализирует задачи развития информационно-методического обеспечения почвенно-экологического мониторинга парниковых газов в условиях города [13, 14].
На сегодняшний день большинство публикаций по данной теме связано с исследованиями в странах Западной Европы и Северной Америки [6, 15-19]. Российские работы, посвященные функционально-экологической оценке городских почв, включая анализ почвенной эмиссии парниковых газов, относительно немногочисленны и в большинстве случаев ориентированы на крупные мегаполисы и города-миллионники: Москву и Московскую область, С.-Петербург, Воронеж, Ростов-на-Дон [9, 20-26]. Значительно меньше работ посвящено средним по размеру городам [27, 28], исследования которых в данный момент становятся наиболее актуальны – на фоне активно идущей в них модернизации строительства и городской инфраструктуры.
Экологические риски урбогенно повышенной почвенной эмиссии парниковых газов максимально выражены в регионах с повышенными запасами органического вещества фоновых почв. На европейской территории России к ним, прежде всего, относятся индустриально развитые города Центрально-Черноземного региона и, в частности, Курск, характеризующийся большой площадью (диаметром до 30 км), доминированием высокогумуссированных лесостепных черноземов и темно-серых лесных почв, четкой дифференциацией на функциональные зоны селитебного, промышленного и рекреационного назначения.
Целью данной работы было изучение характерных для Курска регионально-типологических закономерностей пространственного разнообразия и сезонной динамики почвенных потоков парниковых газов (CO2, СH4, N2O) в условиях представительных урбоэкосистем различных функциональных зон г. Курска в сопоставлении их с фоновыми аналогами дубравной и степной экосистем.
Объекты и методы
Курск – один из старейших городов Центральной России, административный центр Курской области, располагается в западной части Центрально-Чернозёмного региона. Население города составляет 428 тысяч человек (66% от численности Курской области), что свидетельствует о высокой степени урбанизации региона (www. kurskstat. gks. ru ).
Курск находится в пределах лесостепной зоны, на Среднерусской возвышенности, на берегах реки Сейм в месте впадения в неё притока – реки Тускарь (географические координаты исторического центра – 51°42' N, 36°12' E). Город находится на высотах 200–250 м над уровнем моря. Такое географическое положение обусловливает умеренно-континентальный тип климата, приподнято-расчленённый характер рельефа, сложные комбинации и сочетания фоновой степной растительности с лесной, лесостепных выщелоченных и типичных чернозёмов – с серыми лесными почвами. Характерной зональной растительностью Курской области являются чередующиеся дубравные леса и луговые степи.
Среднегодовая температура в Курске +5,7 °C, средние температуры января – -8°C (минимальная – -34°C), июля – +20°С (максимальная – +36°C). Среднее количество осадков составляет 600 мм в год [29]. Курская область относится к зоне неустойчивого увлажнения земель. В течение лета запасы почвенной влаги постепенно убывают, периодически доходя до минимума на уровне влаги завядания растений.
В результате длительной антропогенной нагрузки растительный и почвенный покров города сильно видоизменен, значительное место занимают в различной степени антропогенно преобразованные газонные экосистемы. В почвенном покрове доминируют различные типы урбаноземов (Urbic Technosols) [30, 31], сформированные на различных подтипах серых лесных почв, чернозёмов и лугово-чернозёмных почв. Основные изменения естественного почвенного покрова города связаны с процессами локального переуплотнения, загрязнения, запечатывания, техногенной и рекреационной трансформацией физических, химических, физико-химических свойств и экологических функций почв – в результате интенсивного антропогенного воздействия на них, контрастно дифференцированного по функциональным зонам городского землепользования. Непосредственно по территории Курска проходит граница между доминирующими чернозёмами и серыми лесными почвами, что повышает интерес к проводимым в нём почвенно-экологическим исследованиям.
Объектами исследования являются представительные варианты городских почв Курска, расположенные на ключевых участках почвенно-экологического мониторинга в трёх территориально разделенных функциональных зонах города: промышленной, селитебной и рекреационной (табл. 1).
Таблица 1. Краткая характеристика основных объектов исследования
Объект | Географи-ческие координаты | Локализация | Почва/ подтип исходной фоновой почвы | Доминирующая растительность |
Фон 1 (к объектам рекреационной и селитебной зон) | 51°46'01,8''N 36°10'15,2''E | ООПТ в урочище «Знаменская роща» | Тёмно-серая лесная | Дуб обыкновенный (Quеrcus robur), клён остролистный (Аcer platanoides) |
Рекреацион-ная зона | 51°43'11,6''N 36°10'15,8''E | Парк имени Дзержинского | Рекреазём / тёмно-серая лесная почва | Газонные травы, берёза повислая (Betula pendula), клён остролистный (Аcer platanoides), каштан обыкн. (Aésculus hippocástanum) |
Селитебная зона | 51°44'11,7''N 36°08'51,3''E | Кампус Юго-Западного государственного университета () | Урбанозём / тёмно-серая лесная | Газонные травы, рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia), липа сердцевидная (Tilia cordata Mill), клён остролистный (Аcer platanoides) |
Промыш-ленная зона | 51°39'40,4''N 36°07'41,4''E | СЗЗ -техника» (пр. Ленинского Комсомола, 2) | Урбанозём / выщелоченный чернозём | Газонные травы, крапива двудомная (Urtica dioica), лопух большой (Arctium lappa) |
Фон 2 (к объекту промышленной зоны) | 51°34'17,7''N 36°05'40,0''E | Участок некосимой степи Центрально-Чернозёмного заповедника им. профессора | Выщелоченный чернозём | Кострец безостый (Bromopsis inermis), райграс высокий (Arrhenatherum elatius), мятлик узколистный (Poa angustifolia) и др. (видовая насыщенность 22 вида/м2) |
Исследования почв представительной рекреационной урбоэкосистемы проводятся в городском парке Курска, расположенном в центре города и организованном в 1930 г. на месте традиционного скотопригонного двора (http://old-kursk. ru/book/kovalev-mem/kov103.html). Селитебной – на территории кампуса Юго-Западного государственного университета, построенного на месте летного поля Курского аэроклуба в 1974 г. (http://www. swsu. ru/history/). Промышленной – в санитарно-защитной зоне , одного из крупнейших резинотехнических предприятий России, построенного в 1948 г. на южной окраине города.
Изучение эмиссии парниковых газов почвами города проводилось в сравнении с зональными фоновыми почвами. В качестве фоновых зон были выбраны ООПТ в урочище «Знаменская роща», расположенная в северо-восточной части города, и целинный участок «Некосимая степь» в «Стрелецкой степи» Центрально-Чернозёмного заповедника имени профессора , в 10 км на юг от Курска. Необходимость в двух фоновых объектах обусловлена характерным для Курска разнообразием исходных типов почв на выбранных представительных участках трех исследуемых функциональных зон.
Методы исследования. На представительных участках почвенно-экологического мониторинга, расположенных в трех функциональных зонах Курска и сопоставимых с ними по почвенно-геоморфологическим условиям фоновых объектах было установлено стационарное оборудование для измерения почвенных потоков парниковых газов камерным методом (до 20 оснований напочвенных экспозиционных камер на объект). Прямое измерение потоков СО2 осуществлялось in situ с помощью мобильного высокоточного инфракрасного газоанализатора Li-820 (рис. 1А). На установленные в почву основания (диаметром 20 см, на глубину 4 см) герметично закреплялась экспозиционная камера (диаметром 20 см, высотой 15 см), соединенная с газоанализатором входящим и исходящим воздухопроводными шлангами. Воздух из камеры нагнетался в газовый анализатор с помощью встроенного насоса, за счет чего на приборе регистрировался прирост концентрации СО2 в камере с частотой 1 Гц. Газоанализатор оснащен нетбуком с установленным программным обеспечением для Li-820. Измерения осуществлялись в ежедекадном режиме со всех оснований, размещённых в каждой функциональной зоне.
Для изучения динамики потоков CH4 и N2O использовали метод напочвенных экспозиционных камер в модификации ЛАМП (патент № 000) на основе прототипа, широко используемого зарубежными учёными [32-34]. Почвенный воздух отбирали из камер в стеклянные пронумерованные герметично закупоренные виалы для дальнейшего анализа на газовом хроматографе в стационарной лаборатории. Для прокачки воздуха в куполе камер были установлены вентиляторы с питанием от аккумулятора. Отбор проб производили с помощью специального шприца-пробоотборника, снабженного системой краников, позволяющих полностью удалять воздух из виалы и замещать его почвенными газами (рис. 1 Б).
Параллельно с анализом эмиссии СО2 и отбором почвенного воздуха в виалы в каждой точке определялись температура (термометром Checktemp, Hanna, Германия; усреднение для слоя 0-10 см, измерение в 5 см от основания) и влажность почвы (датчик SM300, Eijkelkamp, Нидерланды; усреднение 0-7 см, измерение в 5 см от камеры) внутри и снаружи основания в трех повторностях, температура воздуха снаружи и внутри камеры.
|
|
А | Б |
Рис. 1. Оборудование для измерения потоков парниковых газов: соединенные в единый измерительный комплекс ИК газоанализатор Li-820, нетбук, камера для прямого измерения потоков СО2 (А), набор стеклянных виал, шприц-пробоотборник, камера, вентилятор для перемешивания почвенного воздуха внутри камеры (Б).
|
| |
А | Б |
Рис. 2. Оборудование для измерения режимных параметров почвы и воздуха: (А) 1 – датчик измерения влажности почвы SM300, Eijkelkamp, Нидерланды; усреднение 0-7 см, 2 – почвенный термометр Checktemp, Hanna, 3 – воздушный термометр (стандартный проникающий мини-термометр Testo);
(Б) Измерение температуры и влажности почвы.
Данные по потокам обработаны статистически и представлены в виде «среднее значение ± стандартное отклонение» в каждый день отбора с каждого участка. Статобработка осуществлялась с помощью программного обеспечения STATISTICA 6.0, графический дизайн – с использованием средств Microsoft Excel и PowerPoint 2007.
Результаты
Анализ суточной динамики почвенной эмиссии СО2. Известно, что для почвенной эмиссии CO2 характерна заметная временная изменчивость, как по сезону, так и в течение суток. Для уточнения особенностей суточной динамики эмиссии СО2 городской и фоновой почвы был проведен суточный ход измерений (каждые 3 часа) на двух наиболее контрастных участках мониторинга – в промышленной зоне и на участке некосимой степи заповедника, во время двух контрастных периодов сезона – в июне и в октябре.
В промышленной зоне установлена выраженная временная изменчивость почвенного потока СО2 в течение суток. В июне (рис. 3) близкая к максимальной (около 40 г СО2/м2 день) эмиссия СО2 сохранялась в период между 5 и 13 ч., далее величина потока постепенно падала и достигала минимального значения (28 г СО2/ м2 день) к 23 ч., затем снова возрастала. Для потока была показана значимая положительная корреляция с влажностью почвы (r = 0.65) и обратная корреляция с ее температурой (r = - 0.40). В то же время отмечена слабая положительная корреляция (r = 0.20) с температурой воздуха.
Основной причиной отсутствия положительной корреляции между температурой почв и эмиссией СО2 в промышленной зоне в течение суток, скорее всего, стала высокая неоднородность почвенного покрова на фоне сравнительно незначительных перепадов температуры (менее 5°С). Максимальная влажность почвы была отмечена в утренние часы (9 ч.) и снижалась к вечеру, в то время как максимальные значения температуры почвы и воздуха были зафиксированы в середине дня (с 13 до 17 ч.).
Данные суточной динамики для промышленной зоны существенно отличаются от результатов совместных с Центрально-Черноземным заповедником () исследований фонового участка мониторинга – некосимой степи заповедника, где на фоне значительно (в 1,5-2 раза) более низких почвенных потоков максимальная эмиссия СО2 была зафиксирована в 13 ч. (23 г СО2/м2 день), а минимальная – в 21 ч. (15 г СО2/м2 день). При этом выявлена невысокая, но значимая положительная корреляция эмиссии СО2 с температурой почвы (r = 0.34) и воздуха (r=0.31), в то время как взаимосвязь между влажностью почвы и величиной потока статистически не фиксировалась (r = 0.19). При этом важно отметить, что пространственное варьирование всех изучаемых показателей в каждой фазе суточных наблюдений фонового участка было в 2-3 раза меньше, чем для их аналогов городской почвы, а перепад температуры почвы в течение суток был значительно больше и составил 9°С.
А
Б
Рис. 3. Суточная динамика почвенной эмиссии СО2 (А), температуры и влажности почвы (Б) в промышленной зоне Курска в летний период (30 июня 2013 г.)
В октябре суточные колебания эмиссии СО2 значительно ниже, чем в июне (рис. 4). Максимальная эмиссия СО2 (13,3 г СО2/м2 день) была зафиксирована также в первой половине дня (но уже между 10 и 14 ч.), далее величина потока падала и достигала минимального значения к 2 ч. ночи (11,6 г СО2/ м2 день), затем снова незначительно возрастала. В условиях незначительного суточного изменения в целом невысокой температуры почвы (6,9-8,5 0С) и ее повышенной влажности (34,3-37,0 %) отмечается хорошо выраженная отрицательная корреляция эмиссии СО2 с влажностью почвы (r = - 0.61), т. е. она становится основным лимитирующим фактором почвенной эмиссии СО2 в этих условиях.
Результаты суточной динамики почвенных потоков парниковых газов очень важны для методически обоснованного планирования их сезонного мониторинга. Для изучаемых объектов интенсивность почвенного дыхания в часы до полудня была близка к его среднесуточным значениям, в связи с этим дальнейшие сезонные наблюдения нами проводились в первой половине дня.
А
Б
Рис. 4. Суточная динамика почвенной эмиссии СО2 (А), температуры и влажности почвы (Б) в промышленной зоне Курска в осенний период (05 октября 2013 г.)
Анализ сезонной динамики почвенной эмиссии СО2. Результаты сезонного мониторинга (рис. 5) показали максимальную эмиссию СО2 большинством исследуемых объектов в начале августа 2013 г. (38,9-75,4 г СО2/м2 день) с последующим снижением потока к концу октября 2013 г (до минимальных значений в 11 г СО2/м2 день на фоновом участке в заповеднике). В 2014 г. максимальная эмиссия СО2 была зафиксирована во всех объектах в середине мая (24,9-38,6 г СО2/м2 день), минимальная – в начале апреля (2,6-5,6 г СО2/м2 день). В 2015 году в функциональных зонах с серыми лесными почвами (рекреационная, селитебная) и на соответствующем им фоновом участке (урочище «Знаменская роща») максимальная эмиссия СО2 наблюдалась в начале июля (14,5-24,1 г СО2/м2 день). В промышленной зоне и на ее фоновом участке в заповеднике с черноземными почвами пик эмиссии зафиксирован на месяц раньше (29,0 и 32,8 г СО2/м2 день, соответственно). Минимальная эмиссия для всех исследуемых участков пришлась на середину октября (3,7-5,7 г СО2/м2 день). Определяющими экологическими факторами сезонной динамики потоков также стали температура (RTS до 0,5 и выше) и влажность почвы.
Рис. 5. Сезонная динамика почвенных потоков СО2 (14.05.2013–25.10.2015) на основных и фоновых объектах исследования
Сравнение результатов сезонных измерений потоков СО2 за 2013-2015 гг. (рис. 6) показало значительное снижение его эмиссии на всех исследуемых объектах в условиях более засушливого летнего периода 2014 г.
А
Б
В
Рис. 6. Сезонные потоки СО2 в различных функциональных зонах Курска:
в 2013 г. (А), в 2014 г. (Б), в 2015 г. (В)
Минимальные изменения летних потоков СО2 по годам выражены на фоновом объекте «Стрелецкой степи» заповедника им. и наименее антропогенно измененного объекта в городе – рекреационного. Именно для них характерны наилучшие сочетания физических и химических свойств почв [35], обеспечивающие повышенную устойчивость функционирования почвенной биоты, а, следовательно, и почвенных потоков СО2 на фоне их относительно невысоких средних значений.
В осенний период 2014 г. (рис. 6Б) во всех функциональных зонах наблюдается трехкратное снижение почвенных потоков СО2 по сравнению с 2013 г., что также, вероятно, является следствием контрастно более засушливого сезона 2014 г. (при средней разнице влажности почв на 10,9%).
Резкое снижение уровня почвенных потоков СО2 в летний и, особенно, осенний сезоны 2015 г. (рис. 6В) определяется наличием в них длительных периодов с пониженной температурой воздуха и почв.
Анализ пространственного разнообразия почвенных потоков СН4 и N2O. По результатам сезонных подекадных наблюдений за почвенными потоками СН4 в 2013 г. отмечается их значительное снижение в почвах исследуемых вариантов урбоэкосистем по сравнению с ближайшими фоновыми аналогами: в среднем по сезону, до 2 раз в случае промышленной функциональной зоны с урбоземами, развитыми на основе исходных выщелоченных черноземов, и до 5-6 раз – в случае рекреационной и селитебной зон с урбоземами, развитыми на основе исходных темно-серых лесных почв (рис. 7А).
А Б
Рис. 7. Почвенные потоки метана (А) и закиси азота (Б) в исследуемых функциональных зонах г. Курска (средние данные за 2013 г.)
Результаты сезонного мониторинга СН4 в 2013 году показали приуроченность его максимального стока в большинстве исследуемых объектов на конец июня-июля (около -1 мг СН4 /м2 день) с последующим постепенным снижением стока до минимальных значений в -0,2 мг СН4 /м2 день с локальным минимумом стока в почвах промышленной зоны.
Результаты сезонного мониторинга почвенных потоков N2О в 2013 году показали, что максимальная интегральная эмиссия для большинства исследуемых объектов приходится на июнь (0,7-1,1 мг N2О/м2 день) с последующим снижением к концу июля на всех участках до 0 мг N2О/м2 день, при варьировании среднегодовых значений от 0,02 до 0,14 мг N2О/м2 день – с максимальными значениями в почвах промышленной и рекреационной зон и минимальной эмиссией в селитебной зоне и на фоновом участке с выщелоченными черноземами (рис. 7Б).
Доминирующим фактором сезонной динамики почвенных потоков парниковых газов в условиях исследованных представительных урбоэкосистем весной и осенью является температура почвы и ее повышенная влажность, летом – влажность почвы. Удельный вклад почвенных потоков СH4 и N2О в общую эмиссию парниковых газов исследованных экосистем относительно небольшой (в пределах нескольких относительных процентов – отрицательных для СH4 и положительных для N2О), но значительно выше, чем в их фоновых аналогах.
Интегральная оценка городской эмиссии парниковых газов должна проводиться с учетом функционального зонирования территории города, функционально-экологических особенностей антропогенно измененных и фоновых почв, по результатам многолетнего почвенно-экологического мониторинга. Нормализация экологических функций городских почв в условиях Центрально-Черноземного региона России может создать хорошие предпосылки для стабилизации региональных потоков парниковых газов, что, в свою очередь, является важным фактором предупреждения характерных для XXI века ускоренных глобальных изменений климата и биоты.
Выводы
1. Проведенные в 2013-2015 г. г. круглогодичные подекадные исследования почвенных потоков основных парниковых газов (CO2, СH4, N2O) в условиях представительных урбоэкосистем 3-х функциональных зон г. Курска показали устойчиво повышенную (на 20-25 % по сравнению с их природными фоновыми аналогами) эмиссию СО2 почвами всех исследуемых городских экосистем, преобладание в них пониженного (в 2-6 раз) стока СH4 и приуроченность максимальной эмиссии N2О к почвам промышленной зоны, сформированным на основе зонально доминирующего выщелоченного чернозема.
2. Доминирующим фактором суточной и сезонной динамики почвенных потоков парниковых газов в условиях исследованных представительных урбоэкосистем весной и осенью является температура почвы (RTS до 0,92) и ее повышенная влажность (RWS до -0.61), летом – влажность почвы (RWS до 0.73). Засушливые периоды и периоды со значительным понижением температуры характеризуются сильным снижением интегральных почвенных потоков CO2, качественно лимитируя развитие почвенных микроорганизмов.
3. Удельный вклад почвенных потоков СH4 и N2О в общую эмиссию парниковых газов исследованных экосистем относительно небольшой (в пределах нескольких относительных процентов – отрицательных для СH4 и положительных для N2О), но значительно выше, чем в их фоновых аналогах. Интегральная оценка городской эмиссии парниковых газов должна проводиться с учетом функционального зонирования территории города, функционально-экологических особенностей антропогенно измененных и фоновых почв, по результатам многолетнего почвенно-экологического мониторинга, включающего годы различной тепло - и влагообеспеченности.
Список использованных источников
1. IPCC: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B.Averyt, M. Tignor and H. L.Miller eds. Cambridge: Cambridge University Press, United Kingdom and New York, NY, USA. – 2007. – P. 137-669.
2. IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / T. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P. M. Midgley eds. Cambridge: Cambridge University Press, United Kingdom and New York, NY, USA. – 2013. – P. 167-869.
3. Svirejeva-Hopkins A., Schellnhuber H. J., and Pomaz V. L. Urbanized territories as a specific component of the Global Carbon Cycle // Ecological Modeling. – 2004. – P. 295-312.
4. , , Куликов оценка, учет и регистрация земель. – М.: Изд-во РГАУ-МСХА. – 2010. – 320 с.
5. Васенев сукцессии. – М.: ЛКИ. – 2008. – 400 с.
6. Lorenz K, Kandeler E. Biochemical characterization of urban soil profiles from Stuttgart, Germany // Soil Biol. Biochem. – 2005. – V. 37. – P. 1373-1385.
7. Pickett S. T.A., Cadenasso M. L., Grove J. M., et al. Urban ecological systems: Scientific foundations and a decade of progress // Journal of Environmental Management. – 2011. - V. 92. - P. 331-362.
8. Bouwman, A. F. and J. C. Germon (Eds.) Soils and global change. Special issue // Biology and Fertility of Soils. – 1998. – V. 27.
9. Смагин фаза почв. – М: Изд-во МГУ. – 2005. – 301 с.
10. , , и др. Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России. – М.: Наука. – 2007. – 315 с.
11. Гучок кадастровой стоимости земель г. Москвы на основе сведений об экологическом состоянии почвенного покрова: на примере ЗАО, СВАО и ЮВАО. Автореф. дисс. канд. биол. наук. – М.: МГУ. – 2009. – 26 с.
12. Vasenev V. I., Stoorvogel J. J., Ananyeva N. D., Ivashchenko K. V., Sarzhanov D. A., Epikhina A. S., Vasenev I. I., Valentini R. Quantifying spatial-temporal variability of carbon stocks and fluxes in urban soils: from local monitoring to regional modeling // In Muthu (eds.) Carbon Footprint Handbook. CRC Press. Boca Raton. – Florida. – 2015. – P. 185-222.
13. , , Раскатова -функциональная организация почвенно-экологического мониторинга Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА // Известия ТСХА. – 2007. – Вып. 4. – С. 29-44.
14. Vasenev V. I., Stoorvogel J. J., Vasenev I. I. Spatial variability of carbon stocks in urban, agricultural and natural areas of Moscow region // – Catena. – 2013. – V. 107. – P.96-102 .
15. Kaye J. P., McCulley R. L., Burkez I. C. Carbon fluxes, nitrogen cycling, and soil microbial communities in adjacent urban, native and agricultural ecosystems // Global Change Biology. – 2005. – V. 11. – P. 575-587.
16. Pouyat R. V., Yesilonis I. D., Nowak D. J. Carbon storage by urban soils in the United States // J. of Environmental Quality. – 2006 – V. 35. – P. 566-575.
17. Cheng Z. & D. S. Richmond & S. O. Salminen &P. S. Grewal. Ecology of urban lawns under three common management programs // Urban Ecosyst. – 2008. – V. 11. – P.177-195.
18. Allaire S. E., Arrive C. D. L., Lafond J. A., Lalancette R., Brodeur J. Carbon dioxide emissions by urban turfgrass areas // Canadian Journal of Soil Science. – 2008. – V. 2. – P.529-532.
19. Lorenz K., Lal R. Biogeochemical C and N cycles in urban soils // Environment International. – 2009. – V. 35. – P. 1-8.
20. , Агаркова почвы: опыт изучения и систематики (на примере почв юго-западной части г. Москвы) // Почвоведение. – 1992, №7. – С. 16-24.
21. , Строганова в городской среде, их особенности и экологическое значение // Серия Москва биологическая. – М.: ГЕОС. – 2004. – 60 с.
22. , , Макаров экологического функционирования конструктоземов на территории Москвы и Московской области // Почвоведение. – 2012, № 2. – C. 1-12.
23. , , Инновационные методы мониторинга парниковых газов представительных ландшафтов мегаполиса // Вестник РУДН. Сер. Агр. и жив. – 2012, № 4. – С. 43-55.
24. Девятова динамика и биодиагностика экологического состояния черноземов ЦЧР. Автореф. дисс. докт. биол. наук. – Воронеж: ВГУ. – 2006. – 24 с.
25. , . Экологические проблемы антропогенных ландшафтов Ростовской области. Том 1. Экология города Ростов-на-Дону. – Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦВШ. – 2003. – 290 с.
26. , , Вальков последствия загрязнения почв тяжелыми металлами. – Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, – 2006. – 232 с.
27. , , Иванюта функционирование почв города Иркутска. Бюллетень // ВСНЦ СО РАН. – 2006, №2 (48). – С.50-56.
28. , Александровский и культурный слой Великого Новгорода // Почвоведение. – 2010, № 5. – С. 515–526.
29. Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2011 году. – Курск. – 2011. – 256 c.
30. Прусаченко оценка загрязнений тяжелыми металлами урбаноземов города Курска // Автореферат дис. канд. биол. наук. – Курск: КГУ. – 2011. – 20 с.
31. Доклад о состоянии и использовании земель в Курской области за 2012 г. – Курск. – 2013.
32. Castaldi S., De Grandcourt A., Rasile A., Skiba U. and Valentini R. Fluxes of CO2, CH4 and N2O from soil of burned grassland savannah of central Africa // Biogeoscience. – 2010. – V. 7. – P. 3459-3471.
33. Kabwe G. Uptake of agroforestry technologies among smallholder farmers in Zambia. New Zealand. – 2010. – 246 p.
34. Zanatta J. A., Bayer C., Vieira F. C.B., Gomes J., Tomazi M. Nitrous oxide and methane in South Brazilian Gleysol as affected by nitrogen fertilizers // Revista Brasileira de Cienciado Solo. – 2010. – V. 34. – P. 1653-1665.
35. , , , Краткосрочная динамика и пространственная неоднородность эмиссии СО2 почвами естественных и городских экосистем Центрально-Черноземного региона // Почвоведение. – 2015, № 4, – С. 469-478.
=====================================================================
Цитирование:
, , Анализ пространственного разнообразия и временной динамики почвенных потоков парниковых газов (CO2, СH4, N2O) в условиях представительных урбоэкосистем г. Курска // АгроЭкоИнфо. – 2015, №6. http://agroecoinfo. narod. ru/journal/STATYI/2015/6/st_37.doc.
[1] - работа выполнена при частичной поддержке грантов Ведущей научной школы НШ-4266.2014.47, Рамочной Программы ЕС № 603542 и Правительства РФ № 11.G34.31.0079.
[2] - работа выполнена при частичной поддержке грантов Ведущей научной школы НШ-4266.2014.47, Рамочной Программы ЕС № 603542 и Правительства РФ № 11.G34.31.0079.
