CC BY
30
УДК: 631.4
ЛЕТНЕ-ОСЕННЯЯ ЭМИССИЯ СН4 ЕСТЕСТВЕННЫМИ БОЛОТАМИ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ЭКСТРАПОЛЯЦИИ
М.В. Глаголев, Н.А. Шнырев
(кафедра физики и мелиорации почв)
Болотные почвы оказывают существенное влияние на газовый состав атмосферы. С одной стороны, они обладают уникальной способностью долговременного изъятия ТО2 из атмосферы путем связывания углерода в торфе. С другой — они являются в то же время одним из основных природных источников метана — газа, в 39 раз (для периода 20 лет) превышающего СО2 по величине прямого потенциала глобального потепления [16]. Метан, поступающий из болот, особенно важен для России, где торфяные болота вместе с заболоченными мелкооторфованны-ми землями занимают около 21,6% территории [4]. Значительный вклад в глобальную эмиссию метана вносит Западная Сибирь — крупнейший болотный регион планеты.
Большая часть натурных измерений потока метана на болотах нашей страны была выполнена именно в Западной Сибири, в Томской обл. (где только собственно болота, не считая заболоченных земель, согласно данным земельного учета, занимают 29-30% территории [25, 28], что позволило Н.М. Семеновой [25] высказать предположение уже о глобальной роли одной только Томской обл. в регулировании климата и газового состава атмосферы). Ранее измерения выполнялись преимущественно на двух участках крупнейшей в мире системы Большого Васюганско-го болота ([8, 14, 30, 33] и др.), в некоторых случаях в исследования вовлекались 3-4 объекта [20, 22], а массовые измерения были начаты лишь в последние годы [9-11, 29]. В любом случае все указанные измерения в Томской обл. проводились только в подзоне южной тайги. Относительно массовые измерения, проведенные нами ранее [29] в пределах всего лишь Бакчарского и Шегарско-го районов (на юге Томской обл.), показали, что потоки CH4 из естественных бореальных болот могут различаться по крайней мере на порядок. Существуют достаточно смелые работы [21, 39, 40], в которых делается попытка оценить эмиссию метана со всей территории Западной Сибири по нескольким разовым измерениям, проведенным на юге Томской обл. Однако на территории Западно-Сибирской равнины принято выделять пять биоклиматических (природных) зон, имеющих сплошное простирание на Евро-Азиатском материке: тундру, лесотундру, тайгу, лесостепь и степь. В таежной зоне выделяют подзоны северной, средней и южной тайги, а также подзоны предтундровых
редколесий на севере и подтайги (мелколиственные осиново-березовые леса) на юге [19]. Учитывая все вышесказанное, а также многократно описанную в литературе [30-32, 36] сильную зависимость эмиссии от факторов окружающей среды — уровня болотных вод (УБВ), температуры, влажности почвы и др., — можно утверждать, что, по-видимому, преждевременно делать экстраполяцию потока метана на всю территорию не только Западной Сибири, но даже Томской обл., не завершив этап накопления экспериментальной информации по эмиссии метана в разных природных зонах. Причем основное внимание следует сосредоточить на подзонах тайги, хотя в тундре и лесотундре заболоченность высока, интенсивность эмиссии весьма мала по причине крайне неоптимальных низких температур, а в лесостепи и степи мала заболоченность.
Цель данной работы — расширить географический район измерений потока метана в Томской обл. до масштабов сотен километров как с запада на восток, так и с севера на юг, вовлекая в эти измерения наряду с болотными почвами южной тайги также и исследовательские полигоны, расположенные в средней тайге.
Место исследований. Измерения потоков СН4 проводились в июле, августе и сентябре 2006 г. на 62 исследовательских полигонах в Бакчарском, Верхнекетском, Кожевниковском, Парабель-ском и Шегарском районах Томской обл. (рис. 1). Исследования проводились на открытых и облесенных верховых, переходных и низинных естественных болотах (табл. 1).
Рис. 1. Схема размещения основной части объектов исследования
Таблица 1
Краткое описание исследованных объектов
Районы исследований Объекты исследований
Название Краткая характеристика Название* Краткая характеристика
Характерно господство песчаных и слоистых отложений на террасах и в ложбинах древнего стока. Слоистые Абрамцево болото (точка А1) Болото, образовавшееся в результате срастания трех небольших котловинных болот. Мощность торфа 310 см
отложения характеризуются слабыми фильтрационными свойствами и высокой влагонасыщенностью, поэтому они отличаются сильной заболоченностью. Общая заболоченность в пределах наиболее крупных ложбин древнего стока, ориентированных с северо-востока на юго-запад, варьирует от 50 до 80%. В рельефе ложбин Абрамцева котловина (точка АК1) Небольшое котловинное болото площадью менее 1 км2. Мощность торфа 150 см в точке измерения эмиссии, но увеличивается при движении к центру котловины
Кеть- Анечкино болото (точки АШ, А№) Болото древней ложбины стока. Мощность торфа более 390 см
Чулымское ме- Мишино болото (точка М1) Мезотрофная топяная фация. Мощность торфа более 300 см
ждуречье древнего стока наблюдается чередование линейных песчаных грив, покры- Паникова грязь (точки PG1, PG2) Олиготрофная топяная фация. Мощность торфа от 310 до более чем 400 см
тых сосновыми борами, и понижений между гривами, многие из которых заняты сейчас болотами [19]. Гидро-морфные варианты почв представлены подзолистыми глеевыми и торфя-но-глеевыми почвами. Глубже 2,5—3 м нередко залегают пески. Реакция среды кислая по всему профилю [24] Паников мох (точки РМ1, РМ2) Грядово-мочажинный комплекс с низким рямом. Мощность торфа от 150 до более чем 300 см
Тина «Давидовна» (точка TD1) Притеррасное болото. Мощность торфа около 150 см
Располагается на юго-востоке Обь-Иртышского междуречья, в пределах Васюганской наклонной равнины [35]. Большинство болот здесь не связано с грунтовыми водами, и их Бакчарское болото (точки В3 и В5) Галья** хорошо изученного участка мезотрофного болота, на котором в течение более чем 10 лет проводились мониторинговые исследования эмиссии СН4 и СО2 [30-32, 36]. рН 4,01-4,91, ЕС=28-37 цЭ, рельеф топяно-равнинный
водный баланс определяется разницей между осадками и испарением (какой-либо существенный сброс воды отсутствует из-за очень малого уклона поверхности) [38]. В почвенном покрове значительную долю занимают гидроморфные типы почв с различной степенью выраженности реликтового гумусового горизонта, сформировавшегося в луговых карбонатных почвах в период голоценового оптимума [35]. Характерно широкое распространение перегнойно-торфяно-болотных и торфяно-болотных почв [19]. Внутриболотная гидрологическая сеть окончательно сформировалась в субатлантическом периоде путем развития обращенного рельефа поверх- Бакчарское болото, трансекта «Галья-рям» (точки D05, D1, D15, D2, D25, D3, D325, D35, D375, D4, D5, D6, D7) Исследовательские полигоны расположены вдоль трансекты длиной 800 м, проходящей через галью (точки D1-D325) и рям*** (точки D35-D7) рН 3,97-4,19, ЕС=31-48 цЭ, рельеф в ряме в основном кочкарно-западинный
Отроги Большого Васю-ганского болота (Восточное Ва-сюганье) Бакчарское болото (точки SHA05, SHA06, SHA08, SHA10, SHA11, SHA12, SHA13, SHA15, SHA16, SHA39, ЭНА44, SHA45, SHA47) Исследовательские полигоны во всех местообитаниях, выделяемых на Бакчарском болоте: в низких рямах (как внутри, так и на окрайках рямов), грядово-мочажинных комплексах и гальях
Бакчарское болото, трансекта «Хвощ» (точки Т1 , Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8, Т9) Исследовательские полигоны расположены вдоль трансекты длиной 1600 м, проходящей через открытую часть болота по растительной ассоциации с преобладанием Equisetum Аш>1аШе (для точек Т1-Т7). Рельеф в основном пологоволнистый
ности заторфованных водоразделов; оформилась дренажная сеть склонов водораздельных пространств. По мере Бассейн р. Ключ Точки расположены вдоль катены, проходящей через периодически подтопляемый заболоченный лес, высокий и низкий рям, а также через галью
роста торфяной залежи и поднятия уровня болотных вод происходило подтопление наиболее высоких минеральных грив, дольше других сохранявшихся среди болот островами леса. На их месте со временем образовались гальи. По таким топям происходит сброс болотных вод в речную сеть. Именно к ним примыкают истоки ручьев локальных водосборов [35] Самбусское болото Верховое (олиготрофное) болото в Пудинском подрайоне Васюганского природно-ресурсного района, расположенного на плиоцен-нижнечетвертичной слабодренированной равнине, сложенной озерными карбонатными глинами и суглинками, и характеризующегося заторфованностью 20% [13]. Рельеф по-логоволнистый
Томское Приобье Важным фактором болотообразования в пойме являются грунтовые воды. По химическому составу грунтовые воды пойменных отложений слабо минерализованы, содержание плотного остатка в них составляет 0,08—0,27 г/л. Батуринское болото на Батуринском участке (геомассиве) Томского Приобья Эвтрофное болото в притеррасной части поймы (ширина поймы около 4 км). Торф состоит из трех слоев: сверху — осоковый торф, в середине — папоротниковый, в основании залежи — древесно-вахтово-папоротниковый. Соотношение площадей основных групп болотных фаций:
13 ВМУ, почвоведение, № 2
* Названия болот даны по [28], если же там данное болото лишь обозначено, но его название не приводится, мы использовали название, употребляемое местным населением; наконец, в отдельных случаях (в малонаселенных районах) небольшим болотам, названия которых не удалось выяснить ни в [28], ни у местного населения, были даны собственные рабочие названия.
** «Гальи» — открытые (лишенные древесной растительности) части болот, представляющие собой застойные и транзитные мелкозалежные топи [35].
*** «Рям» — сосново-кустарничково-сфагновый фитоценоз [35] (термины «рям» и «галья» широко используются в сибирской экологической литературе).
Окончание табл. 1
Районы исследований Объекты исследований
Название Краткая характеристика Название* Краткая характеристика
Томское Приобье В условиях длительного избыточного поверхностного и грунтового увлажнения в притеррасной пойме, а также в депрессиях центральной поймы и прирусловья формируются болотные пойменные почвы. Лугово-болотные и болотные иловато-глеевые почвы отличаются тяжелым глинистым механическим составом, слегка оторфо-ванным или сильно разложившимся гумусовым и сильнооглеенными нижележащими горизонтами. При ослаблении или почти полном отсутствии аллювиальности происходит отложение торфяного горизонта, в зависимости от мощности которого выделяют иловато-торфянисто-глеевые, иловато-торфяно-глеевые и иловато-торфяные почвы. Они формируются под злаково-осоковыми, осоковыми и ивово-осоковыми сообществами [18] Батуринское болото на Батуринском участке (геомассиве) Томского Приобья 54,5% — дернистоосоковые и березово-ивово-дернистоосоковые; 45,5% — древесно-болотно-травно-кочкарноосоковые, согровые. рН 6,5—7. Вообще заторфованность Батуринского геомассива составляет лишь 8,2% [18]
Обское болото на Шегарском участке (геомассиве) Томского Приобья Эвтрофное болото, занимающее площадь почти всей поймы. В притеррасной части (в зоне грунто-во-поверхностносточного питания) присутствует только гипновый торф; далее в зоне смешанного питания торф в основном состоит из трех слоев: сверху осоковый, в середине древесно-вахтово-папоротниковый, в основании залежи древесный. Соотношение площадей болотных фаций: 67,9% — древесно-болотнотравно-кочкарноосоковые, согровые; 17,1 — дернистоосоковые и березово-ивово-дернистоосоковые; 15% — гипновые, травяно-гипновые и веретьевые комплексы на их основе. рН 5,5—6,5. Заторфованность Шегарского геомассива составляет 69,3% [18]
Район наших исследований охватывает часть междуречья Кеть-Чулым (Прикетье), северо-восточные отроги Большого Васюганского болота (Восточное Васюганье) и отрезок поймы северной части долины верхней Оби, известной в литературе под названием Томского Приобья. В Томском Приобье наши исследования проводились на двух (из пяти, выделяемых в литературе) геомассивах — Батуринском (самом южном) и Шегарском (самом северном).
Гео лого-морфологическое и литолого-геоморфологическое строение, физико-географические условия, климат, гидрологический режим, почвенный покров, растительность, строение торфяных залежей, структура и динамика пойменных болот Томского Приобья подробно описаны в литературе [18]. Подробное описание Прикетья можно найти в работах [2, 24], а болот Восточного Васюганья — в [35]. Ландшафтный профиль р. Ключ подробно описан в [12].
Аналитическая техника и статистическая обработка результатов. Потоки СН4 измерялись с помощью статического камерного метода [31] (площадь основания 37x37 либо 40x40 см, заглубление основания в почву — до УБВ, объем камеры 48-64 л, время экспозиции 30-60 мин в зависимости от типа растительной ассоциации). Основания устанавливались не менее чем за 20 мин до измерений. Для предотвращения механического выдавливания газа из почвы устанавливались стационарные или съемные (алюминиевая доска 200x24 см) мостки. В течение времени экспозиции пробы воздуха из камеры через газозаборные трубки длиной до 0,5 м отбирали 6 раз в шприцы (IMP, США; SFM, Германия) объемом 10 или 20 мл. Шприцы герметично закупоривались и доставлялись в лабораторию, где проводился количественный анализ газа.
Концентрация метана определялась на газовом хроматографе ХПМ-4 («Хроматограф», СССР) с пламенно-ионизационным детектором. Условия определения: газ-носитель — водород, расход газа-носителя 10 мл/мин, колонка диаметром 2,5 мм и длиной 1 м заполнена софполом, температура колонки 85 °С, проба вводилась через петлю объемом 0,132 см3.
С помощью электронных датчиков (серий «1921»-«1923», DALLAS Semiconductor, США) определялись температуры почвы (от поверхности до глубины 45 см) и атмосферы (на высоте 100 см). Параллельно с эмиссией измерялся уровень болотных вод. Геоботанические описания были сделаны на всех участках по общепринятой методике (обилие видов определялось в баллах по шкале Браун-Бланке [23]).
Статистическая обработка результатов измерений, включавшая в себя построение моделей линейной регрессии (в частности для определения удельного потока СН4 из почвы по динамике накопления его концентрации в камере) и определение значимости различия эмиссии в разных местообитаниях, проводилась по [3].
Основные результаты измерений эмиссии метана в разных районах Томской обл. приведены в таблицах 2-9. К сожалению, как видно из таблиц, измерения выполнялись не одномоментно, а на протяжении трех месяцев. Поэтому трудно сказать, почему, например, на Бакчарском болоте эмиссия вдоль трансекты, идущей по растительной ассоциации с преобладанием хвоща (табл. 2), была в среднем существенно выше, чем эмиссия над другими ассоциациями (табл. 3). Это может объясняться как зависимостью удельного потока метана от растительной ассоциации, так и тем, что результаты, представленные в табл. 2, получены в середине июля - начале августа, а результаты табл. 3 — в сентябре.
Чтобы в какой-то мере снизить указанную неопределенность, измерялась динамика эмиссии на двух стационарных исследовательских полигонах Бакчар-ского болота (В3 и В5, см. табл. 1), где динамические
* Биогеоценоз — типы местообитаний: OB — открытая часть болота, RC — грядово-мочажинный или грядово-озерково-моча-жинный комплекс, LR — низкий рям, HR — высокий рям, EL — окрайка низкого ряма, EH — окрайка высокого ряма, SR — согра, WF — заболоченный лес, DC — дренажный канал.
** 1 — Andromeda polifolia, 2 — Betula humilis, 3 — Betula nana, 4 — Carex sp., 5 — Chamaedaphne calyculata, 6 — Cicuta virosa, 7 — Comarum palustre, 8 — Drosera rotundifolia, 9 — Dryopteris cristata, 10 — Epilobium palustre, 11 — Equisetum fluviatile, 12 — Eriophorum sp., 13 — Eriophorum vaginatum, 14 — Galium palustre, 15 — Ledum palustre, 16 — Menyanthes trifoliata, 17 — Oxycoccus microcarpus, 18 — Oxycoccus palustre, 19 — Parnassia palustris, 20 — Phragmites australis, 21 — Rhynchospora alba, 22 — Rubus chamaemorus, 23 — Rumex sp., 24 — Salix rosmarinifolia (S. sibirica), 25 — Salix viminalis (S. splendens), 26 — Scheuchzeria palustris, 27 — Vaccinium myrtillus, 28 — Vaccinium uliginosum, 29 — Vaccinium vitis-idea, 30 — Galium uliginosum, 31 — Poligonum amphibium, 32 — Scutellaria galericulata. *** d — микропонижение, u — микроповышение.
Таблица 2
Эмиссия СН4 на трансекте «Хвощ», Бакчарское болото
cd V Координаты * а Виды растений** и их покрытие в баллах Дата * 1 * о * УБВ, см Температура (°C) на глубинах, см Поток CH4, мгС/м2/ч
о н широта долгота и 4 5 11 13 16 17 18 26 о р атм 0 5 15 45 F STD
T1 56°51,202' 82°50,689' OB 1 3 1 2 + 13.07 d 3 27,3 26,8 23,0 15,8 14,2 7,61 0,55
d 3 27,1 26,3 23,2 15,9 14,2 8,44 0,36
T2 56°51,139' 82°50,581' OB 2 2 3 13.07 u 3 25,9 26,3 22,3 16,3 14,2 16,45 0,52
d 0 28,6 29,4 23,6 16,4 14,2 9,06 0,12
T3 56°51,077' 82°50,473' OB 1 3 1 2 13.07 u 10 26,1 27,3 23,6 16,7 14,2 8,56 0,28
d 5 26,6 27,8 23,2 16,8 14,2 8,11 0,25
T4 56°50,909' 82°50,347' OB 1 2 2 03.08 d 5 19,6 17,5 15,9 13,8 10,7 18,76 2,44
u 12 19,8 17,1 15,9 13,8 10,7 7,63 1,04
T5 56°50,755' 82°50,188' OB 3 2 03.08 d 18 19,3 20,4 17,9 13,3 12,2 10,32 1,37
d 18 19,8 20,7 17,9 13,3 12,2 11,96 1,32
T6 56°50,654' 82°49,904' OB 3 09.08 d 5 17,3 17,6 12,4 9,3 7,5 5,09 0,13
d 5 17,3 17,6 12,4 9,3 7,5 3,45 0,49
T7 56°50,563' 82°49,661' OB 1 3 1 2 1 09.08 d 10 18,6 20,2 16,5 13,4 12,5 5,35 0,16
d 10 18,6 20,2 16,5 13,4 12,5 4,80 0,43
T8 56°50,566' 82°49,651' OB 2 2 09.08 u 2 19,1 19,2 15,4 13,1 11,5 3,97 0,87
d 0 19,1 19,2 15,4 13,1 11,5 5,54 0,11
T9 56°50,573' 82°49,640' OB 3 1 1 09.08 d 10 15,4 17,2 15,7 13,4 12,0 7,97 1,63
+ + + d 10 15,4 17,2 15,7 13,4 12,0 10,11 3,36
измерения проводятся ежегодно [29]. Результаты измерений с июня по сентябрь 2006 г. для полигона В3 приведены на рис. 2; динамика эмиссии среднесуточных величин удельного потока на полигоне В5 хорошо коррелировала ^ = 0,86) с динамикой эмиссии В3, но эмиссия там была существенно выше (медиана распределения удельных потоков на полигоне В5 составила 11,2мгС/м2/ч против 2,6 мгС/м2/ч на В3). Учитывая лабораторные измерения температурной зависимости продукции метана (конкретно для торфа из-под хвоща на Бакчарском болоте такая зависимость приведена в [34]), можно было бы ожидать существенного падения эмиссии осенью. Однако из рис. 2 видно, что с конца июня по начало сентября наблюдается лишь очень слабый отрицательный тренд. Непропорционально малое уменьшение эмиссии при осеннем снижении температур хорошо известно и ранее уже получило биофизическое объяснение [7].
Принимая во внимание все вышесказанное, а также то, что в предыдущих исследованиях неоднократно было показано существование тесной зависимости между удельным потоком метана и типом растительной ассоциации (конкретно для Бакчарского
болота см., например, [8, 29, 34, 37]), мы далее объединим все наши измерения в несколько групп только по местообитаниям, пренебрегая в первом приближении зависимостью от климатических факторов в течение летне-осеннего периода измерений.
Площадь Томской обл. 8 = 316,9103 км2 [28]. К сожалению, авторы приводят разные данные о том, какую площадь в Томской обл. занимают средняя и южная тайга — от 46:54 по карте из [19] до 59:41 по карте из [5]. В средней тайге торфяными болотами, по разным оценкам, занято от 39 до 56% территории. В южной тайге торфяные болота занимают, по данным разных авторов, от 32 до 44% площади этой подзоны [19]. Обозначим доли площадей торфяных болот в средней и южной тайге соответственно ^ и ё2, принимая для дальнейших расчетов средние значения ^ = 0,48+0,09, ё2 = 0,38+0,06. Доли средней и южной тайги от всей площади Томской обл. обозначим соответственно через g2 и возьмем средние значения: g1 = 0,53+0,07, g2 = 0,47+0,07.
Для расчетов потока метана с территории области лучше пользоваться несколько меньшими значениями площадей. Дело в том, что заболоченные земли
Эмиссия СН4 на различных местообитаниях Бакчарского болота
Точка Координаты Б ГЦ* Виды растений** и их покрытие в баллах Дата * 1 * о 0.-& а и 5 о оэ Температура (°С) на глубинах, см Поток СН4, мгС/м2/ч
широта долгота 1 3 4 5 7 11 13 15 16 17 18 20 21 26 о. >. атм 0 5 15 45 Р БТО
8НА05 56°51,522' 82°48,539' ОВ 3 о 3 ] 2 10.09 и 35 28,1 23,3 16,4 10,7 9,3 3,91 0,24
а 15 28,1 23,3 16,4 10,7 9,3 3,61 1,54
ЭНАОб 56°51,247' 82°48,734' ЕЬ 2 3 10.09 и 35 24,6 18,3 13,7 10,2 9,5 1,89 0,31
а 15 24,6 18,3 14,2 10,4 9,3 5,38 0,45
8НА08 56°52,262' 82°47,736' ЕН 4 3 10.09 и 35 30,4 26,5 15,0 9,5 9,5 1,39 0,19
а 0 30,4 26,5 15,0 9,5 9,5 1,65 0,14
ЭНАЮ 56°50,019' 82°49,476' ОВ 2 3 2 3 2 09.09 и 27 27,1 26,7 24,2 15,8 10,3 1,64 0,43
а 5 27,1 26,7 16,5 10,8 10,7 4,81 0,45
ЭНАП 56°50,009' 82°50,144' ОВ 3 2 2 2 09.09 и 25 23,8 24,1 14,8 8,6 8,4 3,36 0,45
а 15 23,8 24,1 14,8 8,6 8,4 2,24 1,73
8НА12 56°49,775' 82°49,494' ЕН 3 2 09.09 а 15 28,9 20,2 15,9 10,9 9,0 6,11 0,71
а 17,5 28,9 20,2 15,9 10,9 9,0 4,39 0,96
8НА13 56°49,859' 82°48,964' ОВ 4 2 09.09 и 27 29,7 24,4 14,5 10,8 10,3 4,37 0,27
а 5 29,7 24,4 14,5 10,8 10,3 6,71 1,45
8НА15 56°49,258' 82°50,710' ОВ 2 3 3 07.09 а 15 13,4 11,7 11,3 10,2 10,7 2,04 0,66
а 20 8,8 9,9 10,2 10,2 10,4 1,70 0,11
5НА16 56°49,172' 82°50,140' ЯС 2 3 3 07.09 и 10 22,5 17,1 12,4 10,4 10,8 33,2 18,8
а 5 21,5 14,7 11,8 10,3 10,7 2,10 0,18
5НА39 56°48,835' 82°51,179' ЯС 3 2 3 2 2 2 12.08 а 10 25,5 29,4 22,5 14,6 13,0 3,45 0,17
а 10 25,5 29,4 22,5 14,6 13,0 1,51 0,45
БНА44 56°48,538' 82°50,705' ЯС 2 3 1 07.09 и 15 22,5 21,4 12,8 10,8 11,5 2,95 0,71
а 5 23,8 20,7 12,9 10,8 11,4 1,68 0,14
БНА45 56°48,359' 82°52,177' ЯС 4 2 2 + 12.08 а 15 24,3 22,3 15,9 15,1 13,8 2,81 0,13
а 15 24,3 22,3 15,9 15,1 13,8 3,04 0,10
БНА47 56°48,316' 82°51,333' ЯС + 07.09 а 10 20,0 21,6 13,8 10,9 11,7 1,34 0,13
2 1 1 а 15 21,0 22,4 14,3 10,8 11,7 2,41 0,14
Обозначения см. в табл. 2.
Рис. 2. Динамика потока СН4 на стационарном полигоне «Хвощ» (точка В3) в период с 23.07 по
10.09, Бакчарское болото
со слоем торфа небольшой мощности могут выделять метан в крайне незначительном количестве либо вообще не выделять его или даже поглощать. Это объясняется тем, что метан образуется в глубоких слоях торфа, находящихся ниже уровня стояния воды, в поверхностном слое он, напротив, потребляется в процессе микробного окисления. На рис. 2 представлено уравнение, описывающее динамику потока СН4 на точке В3, где эмиссия уменьшается с увеличени-
ем температуры почвы на глубине 15 см, видимо, из-за усиления окисления СН4 и увеличивается с увеличением температуры почвы на глубине 45 см, видимо, из-за усиления образования СН4. Поэтому введем коэффициент Ь, позволяющий преобразовать общую заторфован-ную площадь в площадь, покрытую слоем торфа такой мощности, которая достаточна для обеспечения активной эмиссии в атмосферу. Точно оценить численное значение Ь сейчас не представляется возможным. На наш взгляд, для грубой оценки этого коэффициента можно воспользоваться понятиями площадей торфяного месторождения в границах нулевой залежи (ГНЗ) и промышленной глубины залежи (ПГЗ), равной 0,7 м; такая мощность торфа должна быть достаточна и для активной эмиссии СН4. Согласно [25], площадь, например, Васюганского месторождения в ГНЗ составляет 5269,4-103 га, в границах ПГЗ — 4863,4-103 га. Следовательно, получаем грубую оценку для Ь и 4863,4/5269,4 и 0,92.
Однако разные типы заболоченных земель характеризуются разными величинами эмиссии метана.
Таблица 4
Эмиссия СН4 на трансекте «галья-рям», Бакчарское болото
Точка Координаты БГЦ* Виды растений** и их покрытие в баллах Дата Микрорельеф*** УБВ, см Температура (°С) на глубинах, см Поток СН4, мгС/м2/ч
широта долгота 1 4 5 13 15 16 18 22 26 атм 0 5 15 45 F STD
D05 56°49,351' 82°51,270' ОВ 1 3 + + 3 02.07 d 5 21,6 20,6 17,8 17,5 13,0 5,26 0,78
D1 56°49,339' 82°51,277' ОВ 1 4 + 1 1 02.07 d 5 25,1 22,8 18,2 17,3 12,9 1,80 0,52
D15 56°49,321' 82°51,289' ОВ 1 1 1 1 1 02.07 d 5 24,0 21,6 19,1 16,4 12,0 2,79 3,72
D2 56°49,298' 82°51,303' ОВ + 4 3 02.07 d 5 28,1 25,6 19,0 15,3 11,8 2,85 0,63
D25 56°49,272' 82°51,318' ОВ + 3 1 1 + 02.07 d 5 27,4 26,9 24,7 17,5 11,8 -4,73 0,87
D3 56°49,244' 82°51,328' ОВ 2 1 1 2 1 02.07 d 5 25,8 27,1 23,4 17,5 12,4 1,17 0,17
D325 56°49,240' 82°51,330' ОВ 2 1 2 3 + 1 17.07 d 10 18,0 18,4 16,8 16,8 13,9 0,16 0,22
D35 56°49,228' 82°51,333' EL 2 2 3 1 17.07 и 24 19,0 19,0 17,8 16,7 14,1 0,04 0,34
D375 56°49,205' 82°51,333' EL 2 2 3 1 17.07 d 0 18,8 21,8 22,7 17,2 13,3 6,53 0,54
D4 56°49,176' 82°51,320' LR 2 2 4 1 17.07 d 7 22,1 21,0 17,4 16,0 13,2 0,56 0,07
D5 56°49,125' 82°51,298' LR 2 1 3 1 2 17.07 d 6 26,6 26,7 20,5 18,2 14,9 0,80 0,38
D6 56°49,077' 82°51,268' LR 2 1 3 + 17.07 и 12 30,2 32,1 24,2 17,4 13,8 3,03 0,26
D7 56°49,021' 82°51,238' LR 2 + 2 + 2 + 17.07 и 35 30,4 26,9 26,9 19,7 12,8 -0,39 0,34
Например, в [11, 31] экспериментально показано, что интенсивность эмиссии СН4 на галье и в ряме различается по крайней мере на порядок. Такие же различия учитывались и при попытках подсчета эмиссии с территории Западной Сибири [39, 40]. Принимая во внимание то, что в подзоне средней тайги болота представлены грядово-мочажинными (ГМК), а также грядово-мочажинно-озерковыми олиготрофными болотными комплексами (ГМОК), занимающими центральные части междуречий, и то, что в южной тайге (наряду с рямами) ГМК и ГМОК на крупных водораздельных болотах преобладают [19], становится очевидной необходимость учета эмиссии метана и из этих комплексов.
Проведенный статистический анализ также показал, что средние значения эмиссии СН4 в рямах, гальях и ГМК значимо (на уровне >0,9) различаются. Поэтому выделение именно этих местообитаний при решении задачи оценки потока метана с территории Томской обл. можно считать логически достаточно обоснованным.
Пусть акс_1 и акс_2 — доли площадей заболоченных земель, занимаемые ГМК+ГМОК (на территории Томской обл.) в подзонах средней и южной тайги соответственно; аК1 и аК2 — доли площадей, занимаемые рямами; аов_1 и а0Б_2 — безлесными гальями; Гкс_1, ^кс_2, ^ов_1, и Гов_2 — соответствующие ха-
рактерные значения удельных потоков; Т1 и Т2 — продолжительности активного периода эмиссии (АПЭ) соответственно в средней и южной тайге. Тогда положительная составляющая эмиссии метана с территории Томской обл. может быть приближенно оценена по формуле
Е+ и З-Ь-^-^-ТУ^с^'Гкс^ + аЯ_А_1 + а0Б_1^0Б_1) +
+ ё2^2'т2'(аяс_2^яс_2 + аЯ_2^Я_2 + аЭБ_2'^ЭБ_2)].
В [21] для Западной Сибири предлагается использовать в качестве продолжительности АПЭ 110 сут, но, к сожалению, цифра эта никак не обосновывается. Принято считать, что период интенсивного течения биохимических процессов в почвах определяется переходом среднесуточной температуры воздуха
через 10 °С [1]. Однако при этом речь идет о биохимических и микробиологических процессах в поверхностном слое почвы. Метаногенные микроорганизмы живут в более глубоких почвенных слоях (непосредственно для Бакчарского болота профиль потенциальной метаногенной активности, полученный в лабораторных условиях, см. в [21], а актуальной ме-таногенной активности, измеренной непосредственно в полевых условиях, — в [30]). Поэтому кажется логичным, что интенсивность процесса метанобразо-вания будет определяться не температурой воздуха, а температурой почвы. Под Т1 и Т2 мы будем понимать периоды соответственно для средней и южной тайги (на территории Томской области), когда среднесуточная температура поверхности почвы остается не ниже 10 С. На основании карты ресурсов тепла на поверхности почвы, представленной в [1], можно вычислить Т1 и 105 сут = 2520 ч, Т2 и 116 сут = 2784 ч.
В силу комплексности таких объектов, как ГМК, ГМОК, рям и даже галья (относящаяся к биогеоценозам островковой морфоструктуры), сразу дать характерные значения Гкс, Гк и Г0Б не представляется возможным.
Большая часть пространства биогеоценозов ост-ровковой морфоструктуры приходится на ровные мочажинные или топяные участки, на фоне которых фрагментарно представлены отдельные клумбы (в поперечнике от 0,5 до 5 м, высотой до 0,5 м). Например, для олиготрофного клумбово-мочажинного биогеоценоза сформированные (высотой до 0,5 м) и формирующиеся клумбы (высотой до 0,3 м) занимают суммарную площадь 15%. Для клумб характерен переменный режим увлажнения, для мочажин и топей— избыточный и застойный. Биогеоценозы ря-мовых фаций отличаются поверхностью, расчлененной на различные по форме и высоте элементы микрорельефа. Соотношение площади положительных и отрицательных элементов составляет в среднем для рослых рямов 9:1, для низкорослых фаций — 6:3. На повышениях в летнее время уровень болотных вод (УБВ) поддерживается обычно на глубине 30-50 см, в понижениях — 10-15 см [2]. Столь силь-
Таблица 5
Точка Координаты БГЦ* Виды растений** и их покрытие в баллах * 1 * гр-В УБВ, Температура (°С) на глубинах, см Поток СН4, мгС/м2/ч
широта долгота 5 12 17 22 н л л 2 ® а см атм 0 5 15 45 F STD
S1 57°37,358' 8032,055' ОВ 2 2 + d 24 30,8 23,3 19,3 13,0 10,5 2,98 0,21
S2 57°37,353' 8032,052' ОВ 2 2 + d 25 30,5 23,3 19,3 13,0 10,5 6,47 0,79
S3 57°37,337' 8032,066' EL 2 2 + 1 и 10 30,1 25,3 19,3 10,4 3,2 0,75 0,24
S4 57°37,366' 8032,054' ОВ 3 2 1 d 20 30,8 28,2 22,3 15,5 12,8 -0,24 0,58
S5 57°37,363' 8032,041' ОВ 1 2 + d 15 30,3 25,3 20,3 15,5 12,8 1,98 0,45
S6 57°37,353' 8032,055' ОВ 1 2 + d 17 30,1 25,8 20,8 14,4 11,8 3,72 2,81
Эмиссия СН4 на Самбусском болоте 20.07.06
ная разница в УБВ может приводить к значительной разнице удельных потоков, как это было показано ранее [30, 31], поэтому в случае каждого биогеоценоза в обеих подзонах следует рассматривать по крайней мере две составляющие удельного потока:
= + = CRCu_l'fRCu_1 +
+ CRCd_l'fRCd_1, Гов_1 = сОВи_1 '^ОВи_1 + сОВа_1'^ОВд_1, = CRu_2fRu_2 + CRd_2fRd_2, ^^2 = CRCu_2'fRCu_2 + + CRCd_2°fRCd_2, ^ОВ_2 = COBu_2'fOBu_2 + COBd_2'fOBd_2,
где с^ 1 и сRd 1 — средние доли площадей соответственно повышения и понижения ряма (в подзоне средней тайги); сЯС^ и с^^ — средние доли площадей соответственно гряды и мочажины в ГМК или ГМОК (в подзоне средней тайги); Cовu 1 и Cовd 1 — средние доли соответственно клумб и мочажин в гальях (в подзоне средней тайги); и см_2, сЯС^2 и сяет_2, сов^2 и сом_2 — аналогичные доли площадей в подзоне южной тайги; Г^, fRd_l, Г^^ь
fOBu_1, fOBd_1, fRu_2, fRd_2, fRCu_2, fRCd_2, fOBu_2 и fOBd_2 —
соответствующие характерные значения удельных потоков. Из литературных данных [2, 15] и экспертных оценок мы получили следующие значения средних долей площадей: = 0,69+0,16, = 0,31+0,16, CRСu 1 = 0,39+0,22, CRCd 1 = 0,61+0,22, Cовu 1 = 0,15+0,05, Cовdl = 0,85+0,05, CRu 2 = 0,60+0,14, CRd2 = 0,40+0,14, CRСu 2 = 0,44+0,20, CRCd 2 = 0,56+0,20, Cовu 2 = 0,20+0,14, Cовd 1 = 0,80+0,14, aRc 1 = 0,46+0,14, aRC2 = 0,35+0,15, = 0,39+0,13, ая_2 = 0,52+0,08, аов_1 = 0,15+0,04, аов_2 = 0,13+0,08.
К сожалению, при имеющемся у нас не слишком большом массиве измерений в подзоне средней тайги (табл. 6) в подавляющем большинстве случаев не удалось выявить статистически значимых различий эмиссии в сходных местообитаниях средней и южной тайги. Кроме того, по не совсем понятной причине, связанной, вероятно, с методическими погрешностями, средние удельные потоки из повышений и понижений рямов также не отличались, поэтому для практических расчетов пока мы примем
и fRCu_2 = fRCu, fRCd_1 и fRCd_2 = fRCd, и
и fOBu_2 = fOBu, fOBd_1 и fOBd_2 = fOBd.
Наиболее часто используемое среднее — это среднее арифметическое [27]. Однако оно будет наилучшей оценкой среднего значения только в предположении, что данные распределены нормально [26]. В действительности данные почти никогда не имеют чисто «гауссовского» распределения. Радикальный путь повышения качества оценки в реальных условиях связан с применением робастных оценок, слабо чувствительных к отклонениям от стандартных условий и обладающих высокой эффективностью для широкого класса распределений. Наиболее известной из робастных оценок параметра сдвига распределения случайной величины является выборочная медиана
[17]. Поэтому в качестве характерных средних значений удельных потоков будем использовать именно выборочные медианы: = 0,67, Гом = 4,06, ^^ = 2,67,
= 2,13, ^^ = 0,74 мгС/м2/ч. Используя все представленные выше характерные значения потоков и долей площадей, получаем оценку положительной составляющей эмиссии СН4 болотными биогеоценозами Томской обл.: F+ и 0,50 ТгС за период активной эмиссии (лето-осень). По данным разных авторов, глобальный поток СН4 из всех источников составляет около 500 ТгС/год; глобальная эмиссия с поверхности болот оценена лишь приблизительно и составляет от 50 до 150 Тг/год (см., например, [21] и многочисленные ссылки в [4, 11]). Таким образом, эмиссия метана из болот Томской обл. составляет 0,3-1,0% от эмиссии из болот всего мира и 0,1% от глобальной эмиссии СН4 из всех источников.
В будущих исследованиях для более точной оценки региональной эмиссии метана следует учесть пространственную и временную изменчивость поверхностной плотности потока. Причем если говорить о пространственной вариабельности, то следует различать вариабельность в двух масштабах — фациаль-ном и региональном. Под уточнением эмиссии в фациальном масштабе мы понимаем, во-первых, измерение удельного потока с поверхности отдельных болотных фаций, которые представляют собой более мелкие классификационные единицы, нежели выделенные нами выше местообитания (ГМК, рямы, га-льи) и, во-вторых, определение доли, занимаемой этими фациями в общей площади исследуемой территории. Возможность уточнения в региональном масштабе состоит в том, чтобы вместо только двух подзон (средней и южной тайги) выделить более мелкие районы. Для этого, в частности, можно воспользоваться схемой природно-ресурсного районирования Томской обл. из [13]. В этой схеме выделяется 35 районов и 20 подрайонов, для каждого из которых известны преобладающие типы болот, растительность, почвы, лесистость и заторфованность.
В заключение остановимся на возможности использования той части наших результатов, которая получена в пойме р. Обь. Ширина поймы изменяется от 2-3 до 15 км, достигая ниже устья р. Томь 25 км. На болотную растительность поймы Оби приходится 35-40% ее площади. Болота представлены в основном древесно-болотнотравно-кочкарноосоковы-ми и березово-ивово-дернистоосоковыми сообществами. Лишь у подножия высоких левобережных террас распространены открытые осоково-гипновые топяные участки и веретьевые низинные комплексы. Сходные типы пойменных болот описаны в верхнем течении Оби, а также в поймах рек прилегающих районов Васюганья и юга Красноярского края
[18]. Вероятно, на все указанные области может быть распространено значение эмиссии метана, измеренное нами в пойме Оби (табл. 8, 9). Тем не менее при точном подсчете эмиссии метана следует учитывать
Эмиссия СН4 на различных болотных массивах близ пос. Белый Яр
Точка Координаты БГЦ* Виды растений** и их покрытие в баллах Дата Микрорельеф*** УБВ, см Температура (°С) на глубинах, см Поток СН4, мгС/м2/ч
широта долгота 1 4 5 8 13 15 17 18 22 26 27 28 29 атм 0 5 15 45 Р БТО
АК1 58° 13,052' 84°43,57Г ЬЯ 4 2 + 1 + 26.08 ё 35 5,1 7,1 7,2 8,3 8,4 -0,08 0,04
ё 35 5,1 7,1 7,2 8,3 8,4 0,16 0,06
ТЭ1 58°14,470' 84=43,531' ОВ + 3 1 + + 1 3 + 26.08 ё 15 6,9 9,1 9,8 10,3 11,2 3,24 0,20
ё 20 6,9 9,1 9,8 10,3 11,2 2,41 0,20
А1 58° 13,396' 84°44,304' НЯ + 3 2 2 + + 26.08 и 32 6,9 8,0 8,0 7,6 8,0 0,11 0,05
ё 25 6,9 8,0 8,0 7,6 8,0 0,74 0,09
РС1 58° 18,067' 84°54,338' ОВ 2 1 1 1 1 2 27.08 и 15 6,4 5,2 6,5 9,7 12,4 0,97 0,31
ё 5 6,4 5,2 6,5 9,7 12,4 1,42 0,05
РС2 58°19,161' 84°56,737' ЬЯ 3 + 2 2 + 3 27.08 и 35 9,1 8,4 4,0 6,3 7,2 0,68 0,17
ё 25 9,1 8,4 4,0 6,3 7,2 -0,01 0,02
РМ1 58°24,154' 85°03,097' яс + 2 2 2 + 2 27.08 ё 5 10,5 7,6 9,2 10,8 12,4 2,13 0,35
и 10 10,5 7,6 9,2 10,8 12,4 1,01 0,26
РМ2 58°24,105' 85°03,119' ья + 3 2 2 + + 27.08 и 30 11,5 10,0 7,5 9,1 10,4 4,93 0,30
ё 20 11,5 10,0 7,5 9,1 10,4 0,49 0,04
АШ 58°16,505' 85°14,570' ья 2 1 3 2 + + 28.08 и 40 13,5 6,7 3,3 6,6 7,9 0,41 0,07
ё 10 13,5 6,7 3,3 6,6 7,9 0,21 0,03
AN2 58°16,548' 85=14,615' яс 3 2 2 1 + + 28.08 и 35 11,3 12,5 10,3 7,6 10,5 0,47 0,12
+ 2 + 2 ё 0 11,3 12,5 9,0 6,8 10,4 1,35 0,12
М1 58°20,280' 84°56,817' ОВ 2 2 2 2 + 28.08 ё 0 9,4 11,2 11,5 10,6 11,8 2,09 0,13
1 2 1 2 и 20 9,4 11,2 10,5 11,2 10,5 1,97 0,33
Обозначения см. в табл. 2.
Эмиссия СН4 на катене бассейна р. Ключ (близ пос. Полынянка)
И
м о н х
о
о
х $
о
М
я о л и о и
й ti
М
X X
w
ю
о о
Точка Координаты БГЦ* Виды растений** и их покрытие в баллах Дата Микрорельеф*** УБВ, CM Температура (°C) на глубинах, см Поток СН4, мгС/м2/ч
широта долгота 1 4 5 6 8 13 15 16 17 18 22 26 29 атм 0 5 15 45 F STD
Poli 56 58,139' 82°35,979' WF 1 1 1 2 17.07 d 5 21,6 16,8 15,4 13,4 9,2 1,91 0,42
и 15 1,01 0,11
Ро12 56 58,256' 8236,169' HR 2 3 2 2 1 2 2 17.07 d 20 25,7 24,3 15,4 9,5 6,4 2,57 0,29
d 15 1,25 0,16
Ро13 56 58,406' 8236,705' LR 3 2 + 2 2 + + 17.07 d 20 30,8 21,8 16,8 13,4 9,0 6,08 0,32
u 35 1,32 0,15
Ро14 56 58,548' 82 36,295' HR 2 2 1 2 2 + + + + 18.07 d 15 28 23,3 15,4 12,4 9,3 0,75 0,13
d 10 0,66 0,06
Ро15 56 58,304' 82 37,107' ОВ 1 2 1 + 2 1 + 1 17.07 d 0 27,0 22,4 20,8 19,1 15,7 2,99 0,16
d 0 3,65 0,06
Обозначения см. в табл. 2.
Эмиссия СН4 на Батуринском болоте 03.09.06
Таблица 8
ю
Точка Координаты БГЦ* Виды растений** и их покрытие в баллах * i * X U УБВ, Температура (°C) на глубинах, см Поток СН4, мгС/м2/ч
S Л CM
широта долгота 2 4 6 7 9 10 11 14 16 19 23 24 25 S ш р, атм 0 5 15 45 F STD
Batí 55°45,696' 83°31,495' RC 4 ] 2 + + 1 2 + + d 15 16,4 13,9 11,4 9,7 9,4 3,62 0,15
d 15 16,4 13,9 11,4 9,7 9,4 3,40 0,14
Bat2 55°45,698' 83°31,559' RC 3 + 2 u 25 20,6 14,9 11,0 10,1 9,7 0,57 0,05
d 15 20,6 14,9 11,0 10,1 9,7 1,67 0,09
Bat3 55°45,701' 83°31,616' RC + + 3 u 10 22,2 16,1 13,5 11,2 10,2 0,50 0,07
2 1 + 1 + d 0 22,2 16,1 13,5 11,2 10,2 1,95 0,10
Обозначения см. в табл. 2.
Таблица 9
Эмиссия СН4 на Обском болоте 15.07.16
Точка Координаты БГЦ* Виды растений** и их покрытие в баллах УБВ, Температура (°С) на глубинах, см Поток СН4, мгС/м2/ч
широта долгота 4 7 10 20 30 31 32 атм 0 5 15 45 F STD
0 32,3 18,8 17,3 16,1 11,5 7,04 0,29
01-03 56 33,091 84 6,539 SR 3 1 0 32,0 19,6 17,3 16,1 11,4 8,72 0,77
0 31,3 19,8 17,8 16,1 11,3 8,53 0,60
0 31,1 20,6 17,8 16,1 11,3 9,97 0,56
Обозначения см. в табл. 2.
индивидуальные особенности пойм тех или иных рек. Так, Е.Я. Мульдияровым было показано, что в пойме р. Чулым у подножия песчаных террас развиваются мезотрофные и даже олиготрофные сообщества, а эвтрофные группировки господствуют у террас, сложенных карбонатными суглинками [18]. Однако в связи с не очень значительной долей площади пойменных болот от общей площади Томской обл. (и Западной Сибири), а также в связи с небольшой разницей между удельным потоком на пойменных болотах и болотах иных типов на настоящем этапе развития оценок эмиссии СН4 индивидуальными особенностями пойм можно пренебречь. Но изучение эмиссии метана в пойме Оби позволяет сделать одну значительную экстраполяцию.
Считается общепризнанным, что дополнительное увлажнение и отепляющее действие реки (например, на отрезке Вороново-Нарым средняя дата последнего мороза наступает на 4-10 дней раньше, а первые осенние заморозки — на 3-15 дней позже, чем на окружающих водоразделах) приводят к смещению зональных признаков вниз по течению. Действительно, Томское Приобье целиком располагается в пределах подзоны южной тайги. Но в силу экстразональности ряда черт пойменной растительности здесь прослеживаются признаки, свойственные более южным районам, что послужило основанием для отнесения его некоторыми исследователями (В.С. Хромых, В.В. Ха-халкин и ряд других географов) к лесостепной зоне [18]. Таким образом, полученные нами в Томском Приобье значения эмиссии метана, вероятно, могут быть приняты (пока, при отсутствии прямых экспериментальных данных) в качестве первого приближения для характерной величины эмиссии заболоченных территорий лесостепной зоны Западной Сибири.
Завершая нашу работу, подчеркнем, что здесь мы сосредоточились лишь на положительной составляющей потока СН4 в атмосферу. В будущих исследованиях следует учитывать, что не все почвы являются источниками метана. В частности, хорошо дренированная и аэрируемая почва под лесом может
поглощать метан, поэтому при вычислении общей эмиссии следует учесть и отрицательную составляющую потока. В настоящем исследовании мы эту отрицательную составляющую не учитывали, однако наши предыдущие экспериментальные определения [9, 10, 29] и литературные данные (см. многочисленные ссылки по этому вопросу в [6, 30]) показывают, что характерные значения интенсивности поглощения СН4 в аэробных условиях намного ниже (как правило, примерно на порядок!) интенсивности его выделения в анаэробных.
Итак, по результатам нашего исследования можно сделать следующие общие выводы.
1. В летне-осенний период 2006 г. на обследованных болотных массивах Томской обл., расположенных в подзонах южной и средней тайги, были получены следующие величины удельных потоков метана (мгС/м2/ч; в качестве характерных значений приводятся медианы, а в скобках — первый и третий квартили): в рямах 0,67 (0,20-1,27); в понижениях на галье 4,06 (2,28-6,52), в повышениях на галье 2,67 (1,45-4,27); в понижениях ГМК 2,13 (1,60-2,88), в повышениях ГМК 0,74 (0,61-0,88).
2. Эмиссия метана из болот Томской обл. составляет около 0,50 ТгС, т.е. 0,3-1,0% от эмиссии из болот всего мира и 0,1% от глобальной эмиссии СН4 из всех источников.
Авторы выражают благодарность всем членам экспедиционного отряда, особенно Т. А. Панкратову, выполнившему все определения рН и электропроводности болотных вод. Особую благодарность авторы выражают Б.А. Смоленцеву за любезно предоставленную возможность работы на полевом стационаре «Плотниково» ИПА СО РАН, а также директору Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН М.В. Кабанову, предложившему провести работу на стационаре «Таежный» ИМКЭС СО РАН, А.Г. Дюкареву и В.В. Читоркину, обеспечившим возможность такой работы. Также мы благодарим Н.Н. Пологову, помогавшую выбрать объекты исследования в районе этого стационара. Наконец, отдельную благодарность хотелось бы выразить Ш.Ш. Максютову за помощь при организации исследований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Азьмука Т.И. Ресурсы климата // Природные ресурсы Томской области / Под ред. И.М. Гаджиева, А.А. Зем-цова. Новосибирск, 1991. С. 83-103.
2. Базанов В.А. Структура болот Кетско-Чулымского междуречья: Дис. ... канд. биол. наук. Томск, 1988. 213 с.
3. БлохинА.В. Теория эксперимента: Курс лекций: В 2 ч. Минск, 2002.
4. Вомперский С.Э. Роль болот в круговороте углерода // Чтения памяти В.Н. Сукачева. XI. Биогеоценотичес-кие особенности болот и их рациональное использование. М., 1994. С. 5-37.
5. Вылцан Н.Ф. Определитель растений Томской области. Томск, 1994. 301 с.
6. Глаголев М.В. Математическое моделирование метан-окисления в почве // Тр. Ин-та микробиол. РАН. М., 2006. Вып. XIII. С. 315-341.
7. Глаголев М.В. Температурный гистерезис потока метана из почвы // «Биология — наука XXI века»: 6-я Пу-щинская школа-конференция молодых ученых (Пущи-но, 20-24 мая 2002 года): Сб. тезисов. Т. 3. Тула, 2002. С. 97-98.
8. Глаголев М.В., Голышев С.А., Фирсов С.Ю. Оценка переноса метана из почвы в атмосферу болотными растениями // Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования: мат-лы конф. М., 1999. С. 177-180.
9. Глаголев М.В., Чистотин М.В., Сирин А.А. Эмиссия парниковых С-газов из естественных и измененных при хозяйственном использовании болот (на примере участка Томской области) // Почвы. Национальное достояние России. Новосибирск, 2004. С. 340.
10. Глаголев М.В., Чистотин М.В., Шнырев Н.А., Сирин А.А. Летне-осенняя эмиссия диоксида углерода и метана осушенными торфяниками, измененными при хозяйственном использовании, и естественными болотами (на примере участка Томской области) // Агрохимия. 2008. №5. С. 1-13.
11. Глаголев М.В., Шнырев Н.А. Анализ космических снимков — перспективное направление в изучении газовой функции болотных экосистем // Болота и биосфера: Мат-лы 5-й науч. школы (11-14 сентября 2006 г.). Томск, 2006. С. 104-114.
12. Головацкая Е.А. Болотные биогеоценозы Западной Сибири // Болота и биосфера: Мат-лы 3-й науч. школы (13-16 сентября 2004 г.). Томск, 2004. С. 91-99.
13. Дюкарев А.Г., Пологова Н.Н., Лапшина Е.Д., Бере-зинА.Е., Льготин В.А., Мульдияров Е.Я. Экология регионального природопользования. Препринт 2: Природно-ресурсное районирование Томской области. Томск, 1997. 40 с.
14. Инишева Л.И. Болота, их роль в геостоке Земли // Болота и биосфера: Сб. материалов 4-й науч. школы (1215 сентября 2005 г.). Томск, 2005. С. 22-31.
15. ИнишеваЛ.И., ЗемцовА.А., Лисс О.И., Новиков С.М., Инишев Н.Г. Васюганское болото (природные условия, структура и функционирование). Томск, 2000.
16. КарольА.И. Оценки характеристик относительного вклада парниковых газов в глобальное потепление климата// Метеорология и гидрология. 1996. Т. 11. С. 5-12.
17. Костылев А.А., Миляев П.В., Дорский Ю.Д., Левченко В.К., Чикулаева Г.А. Статистическая обработка результатов экспериментов на микро-ЭВМ и программируемых калькуляторах. Л., 1991. 304 с.
18. Лапшина Е.Д. Структура и динамика болот поймы реки Оби (на юге Томской области): Дис. ... канд. биол. наук. Томск, 1987. 282 с.
19. Лапшина Е.Д. Флора болот юго-востока Западной Сибири. Томск, 2003. 296 с.
20. НаумовА.В., Ефремова Т.Т., Ефремов С.П. К вопросу об эмиссии углекислого газа и метана из болотных почв Южного Васюганья // Сиб. экол. журн. 1994. Т. 3. С. 269-274.
21. Паников Н.С. Таежные болота — глобальный источник атмосферного метана? // Природа. 1995. № 6. С. 14-25.
22. Паников Н.С., Сизова М.В., Зеленев В.В., Махов Г.А., Наумов А.В., Гаджиев И.М. Эмиссия CH4 и CO2 из болот Западной Сибири: пространственное и временное варьирование потоков // Экол. химия. 1995. Т. 4, № 1. С. 13-24.
23. Полевая геоботаника. М.; Л. Т. 3. 1964. 530 с.; Т. 4. 1972. 336 с.
24. Пологова Н.Н., Дюкарев А.Г. Лесорастительные условия темнохвойных насаждений Прикетья // Проблемы кедра. Томск, 2003. Вып. 7. С. 149-156.
25. Семенова Н.М. Состояние, использование и охрана ресурсов торфяных болот в Томской области // Охрана природы. Томск, 2001. Вып. 2. С. 69-86.
26. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М., 1985. 272 с.
27. Теннант-Смит Дж. Бейсик для статистиков. М., 1988. 208 с.
28. Томская область: Атлас. Новосибирск, 2005.
29. Шнырев Н.А., Глаголев М.В. Эмиссия метана из болот южной части Томской области // «Биология — наука XXI века»: 10-я Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 17-21 апреля 2006 года): Сб. тезисов. Пущино, 2006. С. 243-244.
30. Glagolev M.V. Modeling of Production, Oxidation and Transportation Processes of Methane // Global Environment Research Fund: Eco-Frontier Fellowship (EFF) in 1997. Tokyo, 1998. P. 79-111.
31. Glagolev M., Inisheva L., Lebedev V., NaumovA., Demen-t'eva T., Golovatskaja E., Erohin V., Shnyrev N., Nozhevnikova A. The emission of CO2 and CH4 in geochemically similar oligo-trophic landscape of West Siberia // Ninth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 2000. Sapporo, 2001. P. 112-119.
32. Inoue G., Maksyutov S., Panikov N. CO2 and CH4 emission from wetlands in west Siberia // Proceedings of the Third Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1994. Sapporo, 1995. P. 37-43.
33. Inoue G., Takahashi Y., Maksyutov S., SorokinM., Panikov N. Methane emission rate from the wetland in West Siberia and its controlling factors // Fifth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies Between Japan and Russia in 1996. Tsukuba, 1997. P. 34-39.
34. Kotsyurbenko O.R.., ChinK.-J., Glagolev M.V., StubnerS., SimankovaM.V, Nozhevnikova A.N., ConradR. Acetoclastic and hydrogenotrophic methane production and methanogenic populations in an acidic West-Siberian peat bog // Environ. Microbiol. 2004. N6. P. 1159-1173.
35. Lapshina E.D., Pologova N.N., Mouldiyarov E.Ya., Golyshev S.A., Glagolev M.V. Watershed Peatlands in South Taiga Zone of West Siberia // Eighth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1999. Tsukuba, 2000. P. 121-128.
36. Maksyutov S., DorofeevA., Makhov G., Sorokin M., Panikov N., GadzhievI., Inoue G. Atmospheric methane concentrations over wetland: measurements and modeling // Proceedings of the Fourth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1995. Sapporo, 1999. P. 125-131.
37. Panikov N.S., Glagolev M.V., Kravchenko I.K., Maste-panov M.A., Kosych N.P., Mironycheva-Tokareva N.P., Nau-movA.V., Inoue G., Maxutov S. Variability of methane emission from west-siberian wetlands as related to vegetation type // J. Ecol. Chem. 1997. Vol. 6, N 1. P. 59-67.
38. Sorokin M, Maksyutov S., Inoue G. Whole-season measurements of the soil temperature profile and water level in
West Siberian wetland // Proceedings of the 7th Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1998. Tsukuba, 1999. Р. 90-98.
39. TakeuchiW., TamuraM., Yasuoka Y. Estimation of methane emission from West Siberian wetland by scaling technique between NOAA AVHRR and SPOT HRV // Remote Sensing of Environment. 2003. Vol. 85. P. 21-29.
40. TamuraM., Yasuoka Y. Observation of Western Siberian wetlands by using remote sensing techniques for estimating methane emission // Fourth symposium on the joint Siberian permafrost studies between Japan and Russia in 1995. Sapporo, 1999. P. 133-138.
Поступила в редакцию 18.01.07
METHANE EMISSION FROM WETLANDS OF TOMSK AREA IN SUMMER-AUTUMN
AND POSSIBILITY OF SPACE-TIME EXTRAPOLATION
M.V. Glagolev, N.A. Shnyrev
Wetlands of Tomsk area (south and middle taiga sub-zones) were investigated in summer-autumn period 2006 year. Methane fluxes have following medians (mgC/m2/h) for different ecosystem and microlandscape types: 0.67 for forested bog; 4.06 and 2.67 accordingly for hollows and hillocks at the open (nonforested) bog; 0.74 for ridges and 2.13 for hollows of ridge-hollow complex. Estimation of annual methane emission for Tomsk area was obtained from our field experimental results (CH4 fluxes) and literature data about paludification. Annual methane emission is about 0.50-1012TgC i.e. 0.3-1.0 % of global wetlands emission or 0.1 % of global emission from all sources.
