CC BY
52
1 12 В.А. Степанова , Н.П. Миронычева-Токарева ’
1Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск
СГГ А, Новосибирск
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА В ТОРФЯНОЙ ТОЛЩЕ ОЛИГОТРОФНОГО КОМПЛЕКСА СРЕДНЕЙ ТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Приведены новые данные по запасам углерода в живом и мертвом растительном веществе олиготрофных болот средней тайги. Показано, что в экосистемах олиготрофных болот с запада на восток запасы углерода в мертвом растительном веществе увеличиваются, а в живом - уменьшаются.
1 12 V.A. Stepanova , N.P. Mironycheva-Tokareva ’
1Institute of Soil Science and Agrochemistry of RAS, Novosibirsk
Siberian State Academy of Geodesy, Novosibirsk
CARBON RESERVE OF OLIGOTROPHIC BOGS THE MIDDLE TAIGA OF WESTERN SIBERIA
In the paper the new data about carbon stock in living and dead plant matter in ombrotrophic mires in the middle taiga are presented. It was shown, in ombrotrophic mire ecosystems the carbon stock increased in the dead plant matter and it decreased in the livivng plant matter from west to east.
Введение
Биосферные механизмы Земли представляют собой систему сопряженных биогеохимических циклов, ведущим из которых является цикл органического углерода. Главным резервуаром с длительным временем пребывания углерода в нем является углерод почвы, включающий углерод торфа. Накопление углерода в нем указывает на направление процесса в той или иной растительной зоне в масштабе многих сотен и тысяч лет. Вместе с тем именно этот резервуар подвержен быстрому разрушению в результате антропогенной деятельности и крайне медленному восстановлению.
Климатические условия подзоны средней тайги способствуют развитию болотной растительности и распространению болотных массивов, которые в современных ландшафтах занимают до 34 % общей площади. Сильная обводненность территории средней тайги со множеством первичных и вторичных озер приводит к образованию олиготрофных массивов, которые сливаются в обширные болотные системы. В средней тайге развитие олиготрофных выпуклых болот в голоцене предопределялось равнинным рельефом поверхности и благоприятными климатичекими условиями (Лисс и др., 2001). Современное состояние болот: их протяженность, мощность торфяной залежи, является следствием их исторического развития. Торф, который накапливается в результате отмирания и неполного разложения болотной растительности, содержит до 98 % органического углерода. Связанный углерод надолго выводится из круговорота.
В связи с тем, что болота в ходе длительного саморазвития активно распространяются в таежных ландшафтах Западной Сибири, исследование вещественного состава торфов становится все более актуальным для этой территории.
Целью данной работы являлось выявление особенностей накопления и распределения углерода в торфяниках олиготрофного комплекса средней тайги Западной Сибири.
Объекты и методы исследований
Район исследований охватывает подзону средней тайги. Исследования проводились на ключевом участке «Мухрино».
Характеристика климатических условий района исследований приведена в табл. 1. С запада на восток при одинаковой среднегодовой температуре количество осадков увеличивается как в целом за год, так, что особенно важно, и в летние месяцы. Отмечены более низкие температуры в зимний период на востоке.
Таблица 1 Климатические характеристики района исследований
Местоположение метеостанции Осадки, мм Средняя температура, Т°С
Год X-Ш ГУ-ГС годовая января июля
Ханты-Мансийск (61° с.ш.; 69° в.д.) 494 180 314 -2.9 -21 17.8
На ключевом участке “Мухрино” выбран выпуклый олиготрофный комплекс и заложены следующие пробные площадки: гряда в грядово-мочажинном комплексе (ГМК), олиготрофной топи и ряме.
Характеристика пробных площадей представлена в таблице (табл. 2). Описание растительных сообществ проводилось по общепринятым методикам. На выделенных площадках послойно отбирались пробы торфа по 10 см до подстилающего горизонта включительно. Содержание углерода определялось на элементарном анализаторе С и S.
Запасы углерода в живом и мертвом растительном веществе определяли расчетным методом. Он состоит из приходной части, поступающей с чистой первичной продукцией (№?) и расходной, состоящей из разложения растительного вещества Предварительно определяли содержание органического вещества и углерода в процентах расчетным способом [2]:
В = 100%-А,
С = В/2, (2)
где В - содержание органического вещества, % от навески;
А - зольность, %;
С - содержание углерода, % от навески.
Производили пересчет содержания углерода в граммах на м2 по формуле:
С1 = С * D/100 %, (3)
Л
где С1 - запас углерода, гС/м ;
л
D - запасы растительного вещества, г/м .
Таблица 2 Геоботаническая характеристика экосистем
Координаты Пробные площадки Растительное сообщество Доминанты
Ключевой участок “Мухрино”
Выпуклое олиготрофное болото «Мухрино» 60° 54' С.Ш.; 68° 40' В.Д. Рям Сосново- кустарничково- сфагновое Pinus sylvestrisChamaedaphne calyculata, Ledum palustre, Sphagnum fuscum , S. angustifolium, S. magellanicum,
Гряда Сосново- кустарничково- сфагновое Pinus sylvestris, Pinus sibirica, , Ledum palustre, Andromeda polifolia, Sphagnum fuscum,.
Олиготрофная топь Осоково- шейхцериево- сфагновое Andromeda polifolia, Scheuchzeria palustris, Carex limosa, Sphagnum balticum.
Результаты и обсуждение
На основе данных по запасам растительного вещества в болотном комплексе в исследуемых экосистемах и содержания элементов во фракциях растительного вещества были рассчитаны запасы элементов в экосистемах в слое 0-30 см. На долю углерода приходится примерно 49 % от общего запаса растительного вещества. Запасы углерода в разных экосистемах составили от
Л
4164 до 5221 гС/м , причем наибольший запас углерода наблюдался в ряме, а наименьший в осоково-сфагновой топи (табл. 3). Это обусловлено в большей степени разницей в количестве очеса сфагновых мхов в сообществах. В топи сфагновый покров, а, следовательно, и слой сфагнового очеса, имеет гораздо более рыхлое строение, чем в других экосистемах.
Таблица 3 Запасы углерода в болотных экосистемах средней тайги, г/м2
Фракции Рям Гряда Топь
Фотосинт. фитомасса кустарничков 49.16 42.48 4.82
Фотосинт. фитомасса трав 5.28 12.75 27.25
Фотосинт. фитомасса мхов 220.38 172.76 255.40
Общая фотосинт. фитомасса 274.82 227.99 287.47
Ветви кустарничков 428.76 394.22 28.56
Корни кустарничков 165.31 171.54 38.15
Корни трав 65.72 111.98 553.18
Общая нефотосинт. фитомасса 659.78 677.74 619.88
Вся фитомасса 934.60 905.73 907.35
Ветошь - 3.76 81.98
Подстилка 25.09 17.25 3.12
Сухостой 21.07 3.41 5.81
Очес мхов 4240.27 4245.32 3165.67
Общая мортмасса 4286.43 4269.74 3256.59
Все растительное вещество 5221.03 5175.47 4163.94
На долю углерода фитомассы приходится от 16 до 22 % от общего запаса углерода в растительном веществе. В ряду экосистем - рям, гряда, мочажина,
С, % 30
Отклонения
составляют
уменьшение
топь запас углерода кустарничков снижается от 643 до 72 гС/м , а в органах
травянистых растений возрастает от 71 до 580 гС/м . Во фракции живых частей
мхов максимум запаса углерода наблюдался в сообществе мочажины - 292 гС/м2.
Общее количество углерода в живом растительном веществе составляет 2 2 910 гС/м , а в мертвом растительном веществе ряма 5221 гС/м .
Мощность торфяной
залежи колеблется в пределах
3.0-3,5 м во всех экосистемах
комплекса. Содержание общего и органического углерода в залежи распределено
практически равномерно,
кривые повтряют свои колебания в пределах 10 %.
по профилю
7-10 %. Резкое его содержания регистрируется при контакте с минеральной частью болотной почв (рис. 1, 2). Колебания органического углерода
регистрируются на глубине 3,7 м. Его содержание в нижней части торфяной залежи профиля топяной экосистемы
увеличивается до
55 %,снижаясь к поверхности до 42 %. Наиболее равномерно по профилю органический углерод распределен в экосистеме ряма. На глубине
2.0-2,5 м. процентное содержание органического углерода во всех трех экосистем близко и составляет 40 % от объемной массы торфа, что может говорить о увеличении зольности, за счет прошедших
Рис. 1. Распределение общего углерода в олиготрофном комплексе средней тайги Западной Сибири
С, % 30
- г ряда
- Рям -Топь
Рис. 2. Распределение органического углерода в олиготрофном комплексе средней тайги Западной Сибири
пожаров или заноса минеральных частиц с речными водами.
Выводы
Общее количество органического углерода в живом растительном веществе 2 2 составляет 910 гС/м , а в мертвом растительном веществе ряма 5221 гС/м .
Мощность торфяной залежи колеблется в пределах 3,0-3,5 м во всех экосистемах комплекса. Содержание общего и органического углерода в залежи распределено практически равномерно, кривые повторяют свои колебания в
пределах 10 %. Отклонения по профилю составляют 7-10 %. Резкое уменьшение его содержания регистрируется при контакте с минеральной частью болотной почв.
Работа выполнена в рамках и при финансовой поддержке гранта РФФИ
08-05-92501-НЦНИЛа
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А., Березина Н.А. и др. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение. - Тула: Гриф и К°, 2001. - 584 с.
2. Аринушкина Е.В., Руководство по химическому анализу почв. - М.: изд-во Моск. Унив-та, 1961. - 488 с.
© В.А. Степанова, Н.П. Миронычева-Токарева, 2010
