Научная статья на тему 'ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОТОКОВ СО2 С ПОВЕРХНОСТИ ПЕСЧАНЫХ ПОЧВ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ СОСНОВЫХ ЛЕСОВ Г. КУРСКА'

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОТОКОВ СО2 С ПОВЕРХНОСТИ ПЕСЧАНЫХ ПОЧВ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ СОСНОВЫХ ЛЕСОВ Г. КУРСКА Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
56
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
эмиссия СО2 из почв / подзолы иллювиально-железистые песчаные / восстановительная сукцессия / тяжелые металлы / уплотнение почв / пирогенный фактор / CO2 emission from soils / Albic Podzol (Arenic) / progressive succession / heavy metals / soil compaction / pyrogenic factor

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Н.П. Неведров, Е.П. Проценко, И.П. Балабина, М.В. Протасова, А.Н. Ансимова

В работе представлены данные о сезонных изменениях скоростей потоков СО2 с поверхности антропогенно-трансформированных подзолов иллювиально-железистых песчаных. Скорость потоков диоксида углерода из почв определялась камерным методом (in situ) с применением портативного инфракрасного газоанализатора. Установлено, что различные виды антропогенного воздействия (по природе своего происхождения и по времени воздействия) на сосновые лесонасаждения Курска приводили к значительным изменениям физических, химических и физико-химических свойств (плотность сложения, влагоемкость, температурный режим, содержание органического вещества, содержание элементов минерального питания растений и тяжелых металлов, реакция среды) подзолов песчаных. Выявлено, что скорость эмиссии СО2 с поверхности подзолов песчаных в экосистемах на ранних и средних стадиях восстановительных сукцессий может возрастать на 72,6 %, а в экосистемах с физически нарушенными почвами (уплотнение, турбирование, воздействие пирогенного фактора) может уменьшаться на 57,8 %. Химическое загрязнение подзола иллювиально-железистого песчаного стоками ливневых канализаций автомагистрали приводит к увеличению усредненной за вегетационный сезон скорости потока диоксида углерода с их поверхности на 65,8 % в сравнении с усредненными значениями эмиссии из ненарушенных подзолов песчаных лесостепи.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Н.П. Неведров, Е.П. Проценко, И.П. Балабина, М.В. Протасова, А.Н. Ансимова

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SPATIAL-TIME VARIABILITY OF CO2 FLOWS FROM THE SURFACE OF SANDY SOILS OF NATURALLY ANTHROPOGENIC ECOSYSTEMS OF THE KURSK PINE FORESTS

The article presents the data on seasonal changes in the rates of CO2 fluxes from surfaces of anthropogenically transformed ferruginous illuvial sandy podzols. The rate of carbon dioxide fluxes from soils was determined by the chamber method (in situ) using a portable infrared gas analyzer. It is evaluated that various types of anthropogenic impact (by the nature of its origin and by exposure time) on the pine plantations of Kursk led to significant changes in physical, chemical and physico-chemical properties of sandy podzols (density, moisture capacity, temperature regime, content of organic matter, content of mineral elements and heavy metals, medium reaction). It was revealed that the rate of CO2 emission from the surface of sandy podzols in ecosystems in the early and middle stages of progressive succession may increase by 72,6 %, and in ecosystems with physically disturbed soils (compaction, turbidity, the impact of the pyrogenic factor) can be reduced by 57,8 %. Chemical pollution of illuvial-ferruginous sandy podzol by storm drains of highway sewers leads to an increase of the flow rate of carbon dioxide from their surface by 65,8 % on the average for the growing season compared to average values of emission from the undisturbed podzols of the sandy forest-steppe.

Текст научной работы на тему «ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОТОКОВ СО2 С ПОВЕРХНОСТИ ПЕСЧАНЫХ ПОЧВ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ СОСНОВЫХ ЛЕСОВ Г. КУРСКА»

УДК 574.42:504.7

DOI: 10.24412/1728-323X-2023-1-28-33

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОТОКОВ СО2 С ПОВЕРХНОСТИ ПЕСЧАНЫХ ПОЧВ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ СОСНОВЫХ ЛЕСОВ Г. КУРСКА

Н. П. Неведров, канд. биол. наук, доцент, Курский государственный университет, 9202635354@mail.ru, Курск, Россия,

Е. П. Проценко, д-р с.-х. наук, профессор, Курский государственный университет, protselena@yandex.ru, Курск, Россия,

И. П. Балабина, канд. биол. наук, доцент, Курский государственный университет, balabina@kursksu.ru, Курск, Россия,

М. В. Протасова, канд. с.-х. наук, доцент, Курский государственный университет, mar.protasova2012@yandex.ru, Курск, Россия,

А. Н. Ансимова, студент, Курский государственный университет, ansimovaanya@gmail.com, Курск, Россия,

Е. Д. Довидович, студент, Курский государственный университет, dovid.ovo@ya.ru, Курск, Россия, И. В. Демехин, аспирант, Курский государственный университет, demehin46@mail.ru, Курск, Россия

Аннотация. В работе представлены данные о сезонных изменениях скоростей потоков СО2 с поверхности антропогенно-трансформированных подзолов иллювиально-железистых песчаных. Скорость потоков диоксида углерода из почв определялась камерным методом (in situ) с применением портативного инфракрасного газоанализатора. Установлено, что различные виды антропогенного воздействия (по природе своего происхождения и по времени воздействия) на сосновые лесонасаждения Курска приводили к значительным изменениям физических, химических и физико-химических свойств (плотность сложения, влагоемкость, температурный режим, содержание органического вещества, содержание элементов минерального питания растений и тяжелых металлов, реакция среды) подзолов песчаных. Выявлено, что скорость эмиссии СО2 с поверхности подзолов песчаных в экосистемах на ранних и средних стадиях восстановительных сукцессий может возрастать на 72,6 %, а в экосистемах с физически нарушенными почвами (уплотнение, турбирование, воздействие пирогенного фактора) может уменьшаться на 57,8 %. Химическое загрязнение подзола иллювиально-железистого песчаного стоками ливневых канализаций автомагистрали приводит к увеличению усредненной за вегетационный сезон скорости потока диоксида углерода с их поверхности на 65,8 % в сравнении с усредненными значениями эмиссии из ненарушенных подзолов песчаных лесостепи.

Abstract. The articlepresents the data on seasonal changes in the rates of CO2 fluxes from surfaces of anthropogenically transformed ferruginous illuvial sandy podzols. The rate ofcarbon dioxide fluxes from soils was determined by the chamber method (in situ) using a portable infrared gas analyzer. It is evaluated that various types of anthropogenic impact (by the nature of its origin and by exposure time) on the pine plantations of Kursk led to significant changes in physical, chemical and physico-chemical properties of sandy podzols (density, moisture capacity, temperature regime, content of organic matter, content of mineral elements and heavy metals, medium reaction). It was revealed that the rate of CO2 emission from the surface of sandy podzols in ecosystems in the early and middle stages of progressive succession may increase by 72,6 %, and in ecosystems with physically disturbed soils (compaction, turbidity, the impact of the pyrogenic factor) can be reduced by 57,8 %. Chemical pollution of illuvial-ferruginous sandy podzol by storm drains of highway sewers leads to an increase of the flow rate of carbon dioxide from their surface by 65,8 % on the average for the growing season compared to average values of emission from the undisturbed podzols of the sandy forest-steppe.

Ключевые слова: эмиссия СО2 из почв, подзолы иллювиально-железистые песчаные, восстановительная сукцессия, тяжелые металлы, уплотнение почв, пирогенный фактор.

Keywords: CO2 emission from soils, Albic Podzol (Arenic), progressive succession, heavy metals, soil compaction, pyrogenic factor.

Введение. Изменения экосистем, происходящие в результате хозяйственной деятельности человека, приводят к смещению баланса биогеохимических циклов. Увеличение концентрации диоксида углерода в атмосфере, вызванное тех-ногенезом, приводит, по мнению большинства современных исследователей, к глобальным климатическим изменениям [1—3]. По оценкам ученых порядка 90 % атмосферного СО2 эмитируется в атмосферу с поверхности почв [4, 5]. Аг-рогенные или техногенные преобразования почв приводят как к увеличению скорость эмиссии СО2 с их поверхности, так и к ее уменьшению [6, 7]. В обоих случаях такие изменения происходят в ре-

зультате изменений интенсивности дыхания почвенной микробиоты, дыхания корней растений и скорости деструкции почвенного органического вещества. Вклад дыхания почвенных микроорганизмов в общий поток диоксида углерода с поверхности почв может достигать 92 % [8]. Показатель скорости эмиссии СО2, можно использовать как интегральный показатель микробиологической активности почв для экологической оценки и почвенно-экологического мониторинга.

Цель работы — экологическая оценка потоков СО2 из подзолов иллювиально-железистых песчаных в условиях восстановительных сукцессий и разноуровневой антропотехногенной нагрузки.

Модели и методы. Исследовались экосистемы природно-антропогенного ландшафта — урочище « Парк», которое расположено в Сеймском административном округе города Курска в районе сосредоточения развитого промышленного кластера (южная часть Курска). Основной лесообра-зующей породой является сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), высаженная на исследуемой территории около 70 лет. Геоморфологически урочище находится на левом берегу реки Сейм в надпойменной террасе, сложенной легкими флю-виогляциальными и древнеаллювиальными мономинеральными кварцевыми песками. Преобладающим типом почв является подзол иллювиаль-но-железистый песчаный (Albic Podzol (Arenic)). Интенсивная техногенная и рекреационная нагрузка на компоненты окружающей среды урочища «Парк» привела к возникновению повышенной пространственной вариабельности экологических свойств почвенно-растительного покрова. В ходе экологического обследования урочища были выявлены различные виды антропогенных трансформаций экосистемы соснового леса (повреждения почвенного и растительного покрова). Для оценки влияния антропотехногенного воздействия на пространственно-временную изменчивость потоков СО2 из подзолов песчаных выделили внутри урочища семь мезоэкосистем с отличающимися условиями почвообразования: 1) фоновая мезоэкосистема — сосняк зелено-мошный (насаждение сосны обыкновенной возрастом 70 лет); 2) мезоэкосистема «березняк» — на месте выпавшей сосны в ходе восстановительной сукцессии сформировалось сообщества березы белой ( средний возраст 20 лет); 3) мезоэкосис-тема с химическим загрязнением почв стоками ливневых канализаций автомагистрали; 4) мезоэкосистема с турбированными почвами — противопожарные минерализованные полосы, образованные почвообрабатывающими орудиями; 5) мезоэкосистема с уплотненными почвами — тропинки и места проведения культурного отдыха (пикников); 6) мезоэкосистема с почвами, подверженными пирогенному воздействию (пироген-ная почва) — костровища различного масштаба в местах культурного отдыха; 7) мезоэкосистема с проведенной сплошной рубкой сосны обыкновенной.

Во всех мезоэкосистемах были организованы площадки для почвенного экологического мониторинга. Скорость потоков диоксида углерода с поверхности почв измеряли in situ камерным методом с применением инфракрасного газоанализатора. Использовались напочвенные основания (d = 20 см) с фартуками (25 х 25 см), которые заглублялись в почву на 5 см (повторность пяти-

кратная для каждой мезоэкосистемы). Герметичная экспозиционная камера объемом 7,2 л устанавливалась поочередно на основания с помощью специальных зажимов. В начале и конце измерения воздух внутри камеры перемешивался при помощи вентиляторов с электрическим приводом. Измерение потоков СО2 проводили с 9 до 13 ч на каждом участке в мае, июле и октябре 2022 года в течение четырех дней в каждом месяце. Параллельно, в каждой точке замера эмиссии СО2 измеряли температуру почвы (термометром Checktemp, Hanna, Германия), влажность почвы (влагомер МГ-44, Россия) и температуру воздуха (снаружи и внутри камеры) [7, 9]. Определение физико-химических свойств почв проводили по аттестованным методикам: органическое вещество по Тюрину (ГОСТ 26213—91), рНКС1 (ГОСТ 26483—85), легкогидролизуемый азот (по Корнфилду), подвижный фосфор и обменный калий (ГОСТ 26204—91), валовые формы свинца и кадмия (методом ААС, пробоподготовка — РД 52.18.191—89, ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.36—2002). Статистическая обработка данных проводилась с применением Microsoft Excel 2010.

Результаты и их обсуждение. Испытывающие антропогенное воздействие подзолы песчаные подвергались значительным трансформациям, что отражалось в изменении их физико-химических свойств (таблица).

Изменения свойств почв отмечались как в мезоэкосистемах, в которых оказывалось прямое воздействие на почвенный покров (химическое загрязнение, уплотнение, турбирование, пироге-нез), так и в экосистемах с изменениями в фитоценозе (сукцессия, рубка). Значения рН почвенной среды сдвигались от сильно кислых значений (рН = 4,1), в фоновой мезоэкосистеме, до нейтральных значений (рН = 7,1), на гарях (мезоэкосистема пирогенной почвы). Это объясняется тем, что в почвах, подверженных пирогенным процессам, происходит увеличение содержания катионов кальция и оксалаторастворимого железа [10, 11]. В почвах, загрязненных стоками с поверхности автомагистрали, также отмечалось резкое подщела-чивание за счет привноса солей NaCl и СаС^, содержащихся в противогололедных реагентах [12]. В остальных мезоэкосистемах также фиксировали снижение кислотности почв ( от 0,3 до 1,7 единиц рН) относительно фоновой мезоэкосистемы (таблица).

Содержание органического вещества в почвах мезоэкосистемы «березняк» возрастало в 2,5 раза относительно фонового соснового лесонасаждения, что объясняется сукцессионными процессами, сопровождающимися развитием дернового процесса, превалирующего над подзолистым про-

о

о

о

о

8 £

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

1

П Весна 0 Лето В Осень

1:: :1гЖ| 1

1-Х-1 I

Фоновая «Березняк» Химического Турбированные Уплотненные Пирогенные (сосновый лес) загрязнения почвы почвы почвы

почвы

Мезоэкосистема

Сплошные рубки

Рис. 1. Сезонная динамика эмиссии СО2 из фоновых подзолов песчаных и подзолов песчаных, подверженных антропотехногенному воздействию

цессом. В почвах, загрязненных стоками с поверхности автомагистрали (высокое содержание нефтепродуктов), органическое вещество увеличивалось в 8,6 раза относительно фона. Также стоит отметить потери органического вещества в почвах противопожарных минерализованных полос (турбированные подзолы), где его содержание было в 2,5 раза меньше, чем в фоновом подзоле соснового леса. В остальных мезоэкосисте-мах содержание органического вещества в почвах значимо не отличалось от фона.

Содержание макроэлементов (КРК) увеличивалось относительно фона в почвах с химическим загрязнением и почвах, подверженных действию пирогенного фактора, что обусловлено в первом случае непрерывным внесением собственно загрязненных сточных вод, во втором — высвобождением макроэлементов при сгорании подстилки.

Антропотехногенное воздействие на почвы урочища «Парк» способствовало их загрязнению свинцом и кадмием. Практически во всех мезо-экосистемах содержание валовых форм РЬ и Сё в почвах было выше, чем в почвах фоновой м езо-экосистемы. В мезоэкосистеме с химически за-

грязненной почвой содержание Сё превышало ПДК и достигало 1,44 мг/кг. В мезоэкосисте-мах «березняк» и турбированной почвы отмечалось превышение ПДК свинца в почвах (таблица). В целом, указать, что урочище «Парк» находится в зоне воздействия мощных промышленных предприятий, осуществляющих выбросы ТМ в атмосферу, и ввиду низкой сорбционной емкости и высокой инфильтрации они не могут долго удерживать поллютанты в профиле. Поэтому содержание ксенобиотиков в этих почвах очень редко достигает критически высоких значений, как, например, урбочерноземах или урбаноземах на основе черноземных почв в южной части Курска [7].

Скорость почвенных потоков СО2 во всех преобразованных мезоэкосистемах отличалась от фоновой (сосновый лес) (рис. 1).

В весеннее время в исследуемых мезоэкосис-темах отмечалось как увеличение скорости эмиссии диоксида углерода из почв, так и заметное снижение этого показателя относительно почв фоновой мезоэкосистемы. В мезоэкосистеме «березняк» (сообщество молодого березового леса)

Таблица

Физико-химические свойства фоновых и антропогенно-трансформированных подзолов иллювиально-железистых песчаных мезоэкосистем урочища «Парк»

Мезоэкосистема рН(КС1) Органическое вещество, % Р2О5 подв., мг/кг К2О обмен., мг/кг N щ.г., мг/кг Валовый РЬ, мг/кг Валовый С^ мг/кг

Фоновая (сосновый лес) 4,3 ± 0,1 1,5 ± 0,3 106 ± 12,7 73 ± 11,0 61 ± 10,9 12,14 ± 2,91 0,12 ± 0,1

«Березняк» 4,6 ± 0,1 3,8 ± 0,6 83 ± 10 102 ± 10,2 73 ± 13,0 32,37 ± 7,77 0,35 ± 0,1

Химического загрязнения 7,1 ± 0,1 12,9 ± 1,3 179 ± 21,5 108 ± 10,8 59 ± 10,5 25,55 ± 6,13 1,44 ± 0,3

почвы

Турбированные почвы 6,0 ± 0,1 0,6 ± 0,1 100 ± 12 90,6 ± 13,6 73 ± 13 35,37 ± 8,49 0,22 ± 0,1

Уплотненные почвы 5,1 ± 0,1 1,4 ± 0,2 116,6 ± 14,0 84,2 ± 12,6 44 ± 7,8 16,7 ± 4,01 0,12 ± 0,1

Пирогенные почвы 7,6 ± 0,1 1,7 ± 0,3 235 ± 28,2 187 ± 18,7 77 ± 13,7 19,36 ± 4,7 0,45 ± 0,1

Сплошные рубки 4,1 ± 0,1 1,8 ± 0,3 84 ± 10,1 95 ± 14,3 52 ± 9,3 8,53 ± 2,1 0,47 ± 0,1

О

О

§ о:

й О

30 -25 -20 -15 -10 -5 -0 --

Зт

Фоновая «Березняк» Химического Турбированные Уплотненные Пирогенные Сплошные (сосновый лес) загрязнения почвы почвы почвы рубки

почвы

Мезоэкосистема

Рис. 2. Влияние различных видов антропогенной и природной трансформации экосистемы соснового лесонасаждения на скорость почвенных потоков диоксида углерода (усредненные за вегетационный сезон значения)

и мезоэкосистеме сплошной рубки с интенсивно формирующимся луговым сообществом активно протекают восстановительные сукцессии (начальная и средняя стадии). Отмеченные сукцессии сопровождаются повышением биологического разнообразия (в т. ч. повышается биоразнообразие почвенной микробиоты), изменением состава растительного опада, развитием дернового и затуханием подзолистого почвообразовательных процессов. Сукцессии приводили к повышению скорости эмиссии СО2 с поверхности исследуемых почв на 51,3 и 72,6 %, соответственно, и достигали значения 14,9 г СО2/м2 в сутки. В мезо-экосистемах с физически и химически поврежденными почвами эмиссия СО2 снижалась на 19,1—57,8 %, что обусловлено изменением гидротермических свойств почв, воздействием на микробиоценоз почвы и ризосферу. Минимальная скорость потока фиксировалась в турбирован-ных подзолах песчаных противопожарной минерализованной полосы (3,6 г СО2/м2 в сутки), очевидно, ввиду практически полного отсутствия корневого дыхания, вызванного разрушением ризосферы поверхностных горизонтов в результате ежегодного применения почвообрабатывающих орудий.

Скорость эмиссии СО2 из почв в июле практически во всех экосистемах была ниже майских значений в 1,3—5,9 раза. Очевидно, что определяющее значение играла влажность почв, значения которой в период летней засухи также уступали весенним показателям (рис. 3). Исключением являлись мезоэкосистема с химически загрязненными почвами, где скорость эмиссии достигала 44,4 г СО2/м2 в сутки, что в 8,7 раза больше, чем в мае. Влажность почвы в этой мезоэкосистеме летом также была значительно выше, чем весной, что обусловлено постоянным увлажнением почвы стоками с поверхности автодороги, которая регулярно обрабатывается поливальными машинами.

На участках с почвами, подверженными уплотнению, турбированию и пирогенезу, скорость эмиссии диоксида углерода из них снижалась в 2,1—4,3 раза относительно почв фоновой мезо-экосистемы соснового леса. В то время как в мезоэкосистемах с растительными сукцессиями и химическим загрязнением почв скорость почвенной эмиссии СО2 была выше в 1,5—8,5 раза, в мезоэкосистеме соснового леса. Стоит отметить высокую скорость эмиссии диоксида углерода из загрязненных стоками ливневых канализаций автомагистрали почв, обусловленную не только относительно высокой влажностью, но и очень высоким содержанием органического вещества. Биодеструкция регулярно привносимой органики и формирует такой сильный поток СО2 с поверхности почвы.

В осеннее время скорость потоков СО2 из почв мезоэкосистем, испытывающих прямое воздействие на почву (химическое загрязнение, турбирование, уплотнение, пирогенез), приближалась к весенним значениям. В мезоэкосисте-мах — «фоновая», «березняк» и «сплошная рубка» эмиссия СО2 снижалась как относительно весенних, так и относительно летних значений этого показателя. По-видимому, это происходило за счет снижения активности корневого дыхания растений, вызванного фенологическими аспектами (рис. 1).

Анализ средних скоростей эмиссии диоксида углерода из подзолов песчаных позволил установить некоторые закономерности. К примеру, регулярное турбирование почв (вспашка с целью создания противопожарной минерализованной полосы), уплотнение почв (вытаптывание), низовые лесные пожары приводят к уменьшению эмиссии СО2 с поверхности почв (рис. 2).

Сукцессии растительного покрова, направленные на смену соснового леса лиственным лесом или лугово-степным фитоценозом, повыша-

80 70 60 50 40 30 20 10 0

5

а

? I

1 1

? X

$ т- _ ? -и н

м 5 1: Н

й а о «

81 О я о х

о О о

1

з

и

В" о

н «

о м

о &

ю £

□ Май

Мвзоэкосиствма 0 Июль

Октябрь

□ Май

Мезоэкосистема

Июль

Октябрь

Рис. 3. Влияние различных видов антропогенной и природной трансформации экосистемы соснового лесонасаждения

на гидротермический режим почв

ют скорость эмиссии с поверхности почв. Почвы, подверженные химическому загрязнению, имеют относительно высокую вариабельность показателя скорости эмиссии СО2 и в зависимости от гидротермических условий могут характеризоваться как пониженными, так и повышенными значениями относительно фона.

Стоит отметить, что полученные данные усредненных за вегетационный сезон 2022 года значений эмиссии СО2 с поверхности антропогенно нарушенных и ненарушенных подзолов песчаных урочища «Парк» соответствовали усредненным значениям, полученным для альфегумусовых почв лесостепной зоны 5,4—11,4 г СО2/м2 в сутки [9]. Исключением являются почвы мезоэкосистемы с химическим загрязнением (стоками ливневой канализации автомагистрали) почв, в которых скорость усредненного за вегетационный сезон потока на 65,8 % выше средних значений для аль-фегумусовых почв лесостепи.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рассматриваемые виды антропотехногенных преобразований компонентов экосистем соснового леса в целом значительно изменяют гидротермический режим почв. В ходе анализа полученных данных была установлена прямая корреляция скорости эмиссии СО2 из почв с влажностью почвы (г = 0,53, п = 115) (рис. 3).

Корреляция с температурой почвы была низкой (г = 0,11, п = 115).

Максимальная влажность отмечалась в почвах мезоэкосистемы «березняк» — 28,9 %, минимальная — в почвах фоновой мезоэкосистемы, а также мезоэкосистем турбированной и химически загрязненной почвы — 10,6—11,7 %. Темпе -ратурный режим почв на исследуемых участках также различался. Сильнее прогревались почвы

открытого участка сплошной рубки (22,4 °С). Почвы под кронами древесных пород имели более низкую температуру (13,0—16,7 °С). Различия гидротермических условий в рассматриваемых мезоэкосистемах вызваны неоднородностью фи-тоценозов (сомкнутость крон древостоя и проективное покрытие травянистого яруса или его полное отсутствие, как в случае с пахотным участком).

Выводы:

1. Восстановительные сукцессии на ранних и средних стадиях, вызванные рубками и сменами лесообразующих пород, способствуют повыше -нию скорости эмиссии СО2 из подзолов песчаных города Курска на 51,3—72,6 %.

2. Физические повреждения (уплотнение, тур-бирование, пирогенез) подзолов песчаных лесостепи снижают скорости почвенных потоков диоксида углерода из них на 19,1—57,8 %.

3. Химическое загрязнение подзолов песчаных тяжелыми металлами и нефтепродуктами при различном гидротермическом режиме в разное время года может как снижать скорость эмиссии СО2 из почв, так и значительно повышать ее.

4. Усредненная за вегетационный сезон скорость потока СО2 с поверхности загрязненных стоками ливневых канализаций автомагистрали на 65,8 % превышают усредненные значения эмиссии из альфегумусовых почв лесостепи.

Работа выполнена при поддержке Гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — кандидатов наук, проект МК-416.2021.1.4и частичной поддержке Гранта Фонда содействия инновациям программа «УМНИК», договор № 17460ГУ/2022.

Библиографические список

1. Семенов С. М. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. — М.: Росгидромет, 2012. — 504 с.

2. Friedlingstein P., Dufresne J. L., Cox P. M., Rayner P. «How positive is the feedback between climate change and the carbon cycle?» // Tellus. 2003. V. 55B. P. 692—700.

3. Pouyat R. V., Yesilonis I. D., Nowak D. J. Carbon storage by urban soils in the United States // J. Environ. Qual. 2006. V. 35. P. 566—575.

4. Кудеяров В. Н. Роль почв в круговороте углерода // Почвоведение. — 2005. — № 8. — С. 915—923.

5. Национальный атлас почв Российской Федерации. — М.: Астрель, АСТ, 2011. — 632 с.

6. Саржанов Д. А., Васенев В. И., Сотникова Ю. Л., Тембо А., Васенев И. И., Валентини Р. Краткосрочная динамика и пространственная неоднородность эмисети СО2 почвами естественных и городских экосистем Центрально-Черноземного региона // Почвоведение. — 2015. — № 4. — С. 469—478.

7. Неведров Н. П., Саржанов Д. А., Проценко Е. П., Васенев И. И. Сезонная динамика эмиссии СО2 из почв города Курска // Почвоведение. — 2021. — № 1. — С. 70—79.

8. Сапронов Д. В., Кузяков Я. В. Разделение корневого и микробного дыхания: сравнение трех методов // Почвоведение. — 2007. — № 7. — С. 862—872.

9. Неведров Н. П., Саржанов Д. А., Проценко Е. П., Васенев И. И. Пространственно-временная изменчивость эмиссии СО2 из альфегумусовых песчаных почв лесостепной зоны на примере г. Курска // Почвоведение. — 2022. — № 11. — С. 1366—1377.

10. Александровский А. Л. Пирогенное карбонатообразование: результаты почвенно-археологических исследований // Почвоведение. — 2007. — № 5. — C. 517—524.

11. Шахматова Е. Ю. Пирогенность — ответная реакция почв сухих сосновых лесов на воздействие пожаров // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2015. — № 5 (часть 2). — С. 260—264.

12. Никифорова Е. М., Кошелева Н. Е., Хайбрахманов Т. С. Экологические последствия применения противогололедных реагентов для почв Восточного округа Москвы // Вестник Московского университета. Серия 5. География. — 2016. — № 3. — С. 40—49.

SPATIAL-TIME VARIABILITY OF CO2 FLOWS FROM THE SURFACE OF SANDY SOILS OF NATURALLY ANTHROPOGENIC ECOSYSTEMS OF THE KURSK PINE FORESTS

N. P. Nevedrov Ph. D. (Biology), Associate Professor, Kursk State University, 9202635354@mail.ru, Kursk, Russia,

E. P. Protsenko, Ph. D. (Agricultural sciences), Dr. Habil, Professor, Kursk State University, protselena@yandex.ru, Kursk, Russia,

I. P. Balabina, Ph. D. (Biology), Associate Professor, Kursk State University, balabina@kursksu.ru, Kursk, Russia,

M. V. Protasova, Ph. D. (Agricultural sciences), Associate Professor, Kursk State University, mar.protasova2012@yandex.ru,

Kursk, Russia,

A. N. Ansimova, Undergraduate, Kursk State University, ansimovaanya@gmail.com, Kursk, Russia, E. D. Dovidovich, Undergraduate, Kursk State University, dovid.ovo@ya.ru, Kursk, Russia, I. V. Demekhin, Postgraduate, Kursk State University, demehin46@mail.ru, Kursk, Russia

References

1. Semenov S. M. Metody ocenki posledstvij izmeneniya klimata dlya fizicheskih i biologicheskih system [Methods for assessing the effects of climate change on physical and biological systems]. Moscow, Rosgidromet. 2012. 504 p. [in Russian].

2. Friedlingstein P., Dufresne J. L., Cox P. M., Rayner P. How positive is the feedback between climate change and the carbon cycle? Tellus. 2003. Vol. 55B. P. 692-700.

3. Pouyat R. V., Yesilonis I. D., Nowak D. J. Carbon storage by urban soils in the United States. J. Environ. Qual. 2006. Vol. 35. P. 566-575.

4. Kudeyarov V. N. The role of soils in the carbon cycle. Eurasian Soil Science. 2005. Vol. 38. No. 8. P. 808—815.

5. Nacionalnyj atlas pochv Rossijskoj Federacii [National Atlas of Soils of the Russian Federation]. Moscow, Astrel, AST. 2011. 632 p. [in Russian].

6. Sarzhanov D. A., Vasenev V. I., Sotnikova Y. L., Tembo A., Vasenev I. I., Valentini R. Short-term dynamics and spatial heterogeneity of CO2 emission from the soils of natural and urban ecosystems in the Central Chernozemic Region. Eurasian Soil Science. 2015. Vol. 48. No. 4. P. 416—424.

7. Nevedrov N. P., Protsenko E. P., Sarzhanov D. A., Vasenev I. I. Seasonal dynamics of CO2 emission from soils of Kursk. Eurasian Soil Science. 2021. Vol. 54. No. 1. P. 80—88.

8. Sapronov D. V., Kuzyakov Ya. V. Separation of root and microbial respiration: comparison of three methods. Eurasian Soil Science. 2007. Vol. 40. No. 7. P. 775—784.

9. Nevedrov N. P., Sarzhanov D. A., Protsenko E. P., Vasenev I. I. Spatial and temporal dynamics of carbon dioxide emission from Al—Fe-humus sandy soils of the forest-steppe. Eurasian Soil Science. 2022. Vol. 55. No. 11. P. 1546—1555.

10. Aleksandrovskii A. L. Pyrogenic origin of carbonates: evidence from pedoarchaeological investigations. Eurasian Soil Science. 2007. Vol. 40. No. 5. P. 471—477.

11. Shahmatova E. Yu. Pirogennost — otvetnaya reakciya pochv suhih sosnovyh lesov na vozdejstvie pozharov [Pyrogenicity — response of pine forests soils on pyrogenic factor impact]. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamentalnyh issledovanij. 2015. No. 5 (chast 2). P. 260—264.

12. Nikiforova E. M., Kosheleva N. E., Khaibrakhmanov T. S. Ekologicheskie posledstviya primeneniya protivogololednyh rea-gentov dlya pochv Vostochnogo okruga Moskvy [Ecological impact of antiglaze treatment on soils of the Eastern District of Moscow]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser.: 5. Geografiya. 2016. No. 3. P. 40—49 [in Russian].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.