Многолетняя динамика эмиссии углерода в конструктоземах под газонами в условиях степной зоны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена динамика эмиссии углерода конструктоземами различного состава, функционирующими в условиях урболандшафтов степной зоны. Исследование проводили на базе экспериментального стационара по изучению почвенных конструкций, созданного в 2020 г. в Ботаническом саду Южного федерального университета с использованием в качестве растительного покрова газонных трав. Фоновой территорией послужил участок с черноземом (Haplic Chernozem) выставочной экспозиции “Приазовская степь” с восстановленной степной растительностью в финальной стадии сукцессии. В результате многолетнего мониторинга изучена зависимость эмиссии углерода от гидротермических условий: наибольшие значения наблюдались при влажности почвы 20–30% и температуре корнеобитаемого слоя 25–35°C. Основные различия в динамике эмиссии вызваны генезисом материалов, слагающих рекультивационно-гумусовый горизонт. Интенсивность эмиссии углерода конструктоземами, сформированными на основе торфа, в первый год была значительно выше (до 25 г С/(м2 сут), межквартильный размах – 5.9–13.7 г С/ (м2 сут)), по сравнению с фоновыми почвами (до 17.5 г С/(м2 сут), межквартильный размах – 4.7–12.0 г С/(м2 сут)) и конструктоземами, созданными на основе черногумусового горизонта (до 15 г С/(м2 сут), межквартильный размах – 2.5–7.6 г С/(м2 сут)).

Об авторах

С. Н. Горбов

Научно-технологический университет “Сириус”; Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Автор, ответственный за переписку.
Email: gorbow@mail.ru
Россия, Олимпийский пр-т, 1, Федеральная территория Сириус, 354340; пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

И. В. Терехов

Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Email: gorbow@mail.ru
Россия, пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

О. С. Безуглова

Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Email: gorbow@mail.ru
Россия, пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

С. С. Тагивердиев

Научно-технологический университет “Сириус”; Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Email: gorbow@mail.ru
Россия, Олимпийский пр-т, 1, Федеральная территория Сириус, 354340; пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

П. Н. Скрипников

Научно-технологический университет “Сириус”; Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Email: gorbow@mail.ru
Россия, Олимпийский пр-т, 1, Федеральная территория Сириус, 354340; пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

Г. Н. Носов

Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Email: gorbow@mail.ru
Россия, пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

В. И. Васенев

Университет Вагенингена

Email: gorbow@mail.ru

Группа географии почв и ландшафтов

Нидерланды, Вагенинген, 6707

Список литературы

  1. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 251 с.
  2. Асылбаев И.Г., Мирсаяпов Р.Р. Пилотный карбоновый полигон: анализ запасов углерода в почвах сельхозугодий // Вестник Казанского гос. аграрного ун-та. 2023. № 4. С. 6–12. https://doi.org/10.12737/2073-0462-2023-6-12
  3. Безуглова О.С., Горбов С.Н., Скрипников П.Н. Гумусное состояние почв Ростовской агломерации. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2022. 138 с. https://doi.org/10.18522/801300097
  4. Бобрик А.А., Рыжова И.М., Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Макаров М.И., Волкер Д.А. Эмиссия СО2 и запасы органического углерода в почвах северотаежных экосистем западной Сибири в различных геокриологических условиях // Почвоведение. 2018. № 6. С. 674–682. https://doi.org/10.7868/S0032180X18060035
  5. Бобылёва С.Н., Завалеева А.И., Завалеев И.С., Ховавко И.Ю. Развитие «зеленой» инфраструктуры в городах // Научные исследования экономического факультета. Электронный журнал. 2022. Т. 14. № 3. С. 48–61. https://doi.org/10.38050/2078-3809-2022-14-3-48-61
  6. Брянская И.П., Васенев В.И., Брыкова Р.А., Маркелова В.Н., Ушакова Н.В., Госсе Д.Д., Гавриленко Е.В., Благодатская Е.В. Анализ ввозимых почвогрунтов для прогнозирования запасов углерода в почвенных конструкциях Московского мегаполиса // Почвоведение. 2020. № 12. С. 1537–1546. https://doi.org/10.31857/S0032180X20120047
  7. Васенев В.И., Варенцов М.И., Саржанов Д.А., Махиня К.И., Госсе Д.Д., Петров Д.Г., Долгих А.В. Влияние мезо- и микроклиматических условий на эмиссию СО2 почв объектов городской зеленой инфраструктуры Московского мегаполиса // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1089–1102. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600385
  8. Гитарский М.Л., Замолодчиков Д.Г., Мухин В.А., Диярова Д.К., Грабар В.А., Карелин Д.В., Иващенко А.И., Марунич А.С. Сезонная изменчивость эмиссии диоксида углерода при разложении елового валежа южной тайги Валдая // Лесоведение. 2020. № 3. С. 239–249. https://doi.org/10.31857/S0024114820030055
  9. Голубятников Л.Л., Курганова И.Н., Лопес Де Гереню В.О. Оценки потоков углерода в степных залежах России // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. 2023. Т. 1. № 8. С. 10–16. https://doi.org/10.23885/2500-395X-2023-1-8-10-16
  10. Горбов С.Н. Генезис, классификация и экологическая роль городских почв Европейской части Юга России (на примере Ростовской агломерации). Дис. … докт. биол. наук. М., 2018. 488 с.
  11. Горбов С.Н., Васенев В.И., Минаева Е.Н., Тагивердиев С.С., Скрипников П.Н., Безуглова О.С. Краткосрочная динамика эмиссии СО2 и содержания углерода в городских почвенных конструкциях степной зоны // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1103–1115. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600282
  12. Горностаева А.А., Демежко Д.Ю., Хацкевич Б.Д. Временная изменчивость городского острова тепла Екатеринбурга // Известия Иркутского гос. ун-та. 2023. № 43. С. 3–18. https://doi.org/10.26516/2073-3402.2023.43.3
  13. Добровольская Т.Г., Головченко А.В., Звягинцев Д.Г. Анализ экологических факторов, ограничивающих деструкцию верхового торфа // Почвоведение. 2014. № 3. С. 304. https://doi.org/10.7868/S0032180X14030046
  14. Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г., Краев Г.Н. Методическое руководство по анализу эмиссий углерода из почв поселений в тундре. М.: Изд-во ЦЭПЛ РАН, 2015. 64 с.
  15. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  16. Корнейкова М.В., Васенев В.И., Салтан Н.В., Слуковская М.В., Сошина А.С., Заводских М.С., Сотникова Ю.Л., Долгих А.В. Анализ эмиссии СО2 городскими почвами в условиях крайнего севера // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1385–1399. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600373
  17. Кочкина М.В., Солдаткина М.А., Сатосина Е.М., Ильичев И.А., Романенко В.А., Кременецкий В.В., Ольчев А.В. и др. Пространственная и временная изменчивость потоков диоксида углерода и метана у поверхности почвы на береговом участке карбонового полигона в Краснодарском крае // Грозненский естественнонаучный бюлл. 2023. № 4. С. 58–64. https://doi.org/10.25744/genb.2023.62.4.010
  18. Кудрявцев А.Е., Ваганов Е.С., Канунников С.В., Локтионов В.А. Факторы, определяющие секвестрацию, депонирование, эмиссию углекислого газа в агроценозах // Вестник Алтайского гос. аграрного ун-та. 2024. № 1. С. 37–44. https://doi.org/10.53083/1996-4277-2024-231-1-37-44
  19. Мягков М.С. Механизм формирования теплового баланса в городской застройке на примере г. Москвы. Дис. … канд. техн. наук. М., 2004. 129 с.
  20. Никитин Д.А., Лысак Л.В., Мергелов Н.С., Долгих А.В., Зазовская Э.П., Горячкин С.В. Микробная биомасса, запасы углерода и эмиссия СО2 в почвах Земли Франца-Иосифа: высокоарктические тундры или полярные пустыни? // Почвоведение. 2020. № 4. С. 444–462. https://doi.org/10.31857/S0032180X20040115
  21. Приваленко В.В. Геохимическая оценка экологической ситуации в г. Ростове-на-Дону. Ростов-на-Дону, 1993. 167 с.
  22. Прокофьева Т.В., Герасимова М.И., Безуглова О.С., Бахматова К.А., Гольева А.А., Горбов С.Н., Жарикова Е.А., Матинян Н.Н., Наквасина Е.Н., Сивцева Н.Е. Введение почв и почвоподобных образований городских территорий в классификацию почв России // Почвоведение. 2014. № 10. С. 1155–1164. https://doi.org/10.7868/S0032180X14100104
  23. Саржанов Д.А., Васенев И.И., Валентини Р. Анализ пространственного разнообразия и временной динамики почвенных потоков парниковых газов (CO2, СH4, N2O) в условиях представительных урбоэкосистем г. Курска // АгроЭкоИнфо. 2015. № 6.
  24. Сергалиев Н.Х., Нагиева А.Г., Жиенгалиев А.Т. Изменение эмиссии диоксида углерода на антропогенно-нарушенных угодьях Западно-Казахстанской области // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина (междисциплинарный). 2018. № 3. С. 92–101.
  25. Смагин А.В., Суранов А.В., Садовникова Н.Б., Кокорева А.А., Исаева А.В., Беляева Е.А. Балансовая оценка динамики диоксида углерода в почве больших лизиметров МГУ // Почвоведение. 2021. № 3. С 38–44. https://doi.org/10.3103/S014768742103008X
  26. Степанов А.Л. Образование и поглощение парниковых газов в почвах // Почвы в биосфере и жизни человека. 2012. С. 118–134.
  27. Стома Г.В., Манучарова Н.А., Белокопытова Н.А. Биологическая активность микробных сообществ в почвах некоторых городов России // Почвоведение. 2020. № 6. С. 703–715. https://doi.org/10.31857/S0032180X2006012X
  28. Тимофеева М.В., Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Чуванов С.В. Потоки углерода в экосистеме торфяно-болотного комплекса криолитозоны Западной Сибири // Геосферные исследования. 2022. № 3. С. 109–125. https://doi.org/10.17223/25421379/24/7
  29. Федоров Ю.А., Сухоруков В.В., Трубник Р.Г. Аналитический обзор: эмиссия и поглощение парниковых газов почвами. Экологические проблемы // Антропогенная трансформация природной среды. 2021. № 1. С. 6–34. https://doi.org/10.17072/2410-8553-2021-1-6-34
  30. Шеин Е.В. Курс физики почв. Учебник. М.: Изд-во МГУ, 2005. 432 с.
  31. Dvornikov Y.A., Vasenev V.I., Romzaykina O.N., Grigorieva V.E., Litvinov Y.A., Gorbov S.N., Dolgikh A.V., Korneykova M.V., Gosse D.D. Projecting the urbanization effect on soil organic carbon stocks in polar and steppe areas of European Russia by remote sensing // Geoderma. 2021. V. 399. 115039. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115039
  32. IUSS Working Group WRB. 2022. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition. International Union of Soil Science (IUSS), Vienna, Austria.
  33. Rationale Bhoobun Bhavish, Vasenev V.I., Hajiaghayeva R.A. Analysis of carbon dioxide emission from lawn ecosystem with contrasting soil profiles // RUDN J. Agronomy Animal Industries. 2016. № 4. P. 10–7. https://doi.org/10.22363/2312-797X-2016-4-10-17
  34. Roxon J., Ulm F.-J., Pellenq R.J.-M. Urban heat island impact on state residential energy cost and CO2 emissions in the United States // Urban Climate. 2020. V. 31. P. 100546. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2019.100546
  35. Sarzhanov D.A., Vasenev V.I., Vasenev I.I., Sotnikova Y.L., Ryzhkov O.V., Morin T. Carbon stocks and CO2 emissions of urban and natural soils in Central Chernozemic region of Russia // Catena. 2017. V. 158. P. 131–140. https://doi.org/10.1016/j.catena.2017.06.021
  36. Shang K., Xu L., Liu X., Yin Z., Liu Z., Li X., Yin L. Study of Urban Heat Island Effect in Hangzhou Metropolitan Area Based on SW-TES Algorithm and Image Dichotomous Model // Sage Open. 2023. V. 13. P. 4. https://doi.org/10.1177/21582440231208851
  37. Singkran N. Carbon sink capacity of public parks and carbon sequestration efficiency improvements in a dense urban landscape // Environ. Monit. Assess. 2022. V. 194. P. 750. https://doi.org/10.1007/s10661-022-10432-x
  38. Velasco E., Segovia E., Choong A.M.F., Lim B.K.Y., Vargas R. Carbon dioxide dynamics in a residential lawn of a tropical city // J. Environ. Managem. 2021. V. 280. P. 111752. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111752
  39. Wachiye S., Merbold L., Vesala T., Rinne J., Räsänen M., Leitner S., Pellikka P. Soil greenhouse gas emissions under different land-use types in savanna ecosystems of Kenya // Biogeosciences. 2019. V. 17. P. 2149–2167. https://doi.org/10.5194/bg-17-2149-2020
  40. Zhang X., Brandt M., Tong X., Ciais P., Yue Y., Xiao X., Zhang W. A large but transient carbon sink from urbanization and rural depopulation in China // Nat. Sustain. 2022. V. 5. P. 321–328. https://doi.org/10.1038/s41893-021-00843-y
  41. Zhang Y., Meng W., Yun H., Xu W., Hu B., He M., Mo X., Zhang L. Is urban green space a carbon sink or source? – A case study of China based on LCA method // Environ. Impact Assess. Rev. 2022. V. 94. P. 106766. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2022.106766

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Дополнительные материалы
Скачать (330KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Почвенный стационар на территории Ботанического сада ЮФУ.

Скачать (844KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Средние значения эмиссии С–CO2 с учетом стандартных отклонений по сезонам за 2020–2024 гг.

Скачать (102KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Характеристика выборок эмиссии углерода за период исследования 2020–2024 гг. (точки – выбросы, крест – среднее значение, вертикальные линии – процентили: снизу–вверх 0-й, 25-й, 50-й (медиана), 75-й и 100-й).

Скачать (122KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Многолетняя динамика эмиссии С–СО2, влажности и температуры: (a) – фон; (b) – конструктозем 5; (c) – конструктозем 1; (d) – конструктозем 4.

Скачать (999KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Интенсивность эмиссии C (г С/(м2 сут)) в зависимости от гидротермических условий на: (a) – конструкциях 1 (P + S + LLL / TS) в первые 3 года функционирования; (b) – конструкциях 1 (P + S + LLL / TS) на четвертый и пятый год функционирования; (c) – на конструктоземах 2–5; (d) – фон. Версия для температуры на глубине 10 см.

Скачать (468KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025