Эмиссия и баланс диоксида углерода в наземных экосистемах России

Курганова, Ирина Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Эмиссия и баланс диоксида углерода в наземных экосистемах России
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Эмиссия и баланс диоксида углерода в наземных экосистемах России"

На правах рукописи

°и А

Курганова Ирина Николаевна

ЭМИССИЯ И БАЛАНС ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ РОССИИ

Специальность 03.00.27 - почвоведение Специальность 03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

2 5 МДР 2070

Москва-2010

003494577

Работа выполнена в лаборатории почвенных циклов азота и углерода Учреждения Российской академии наук Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, г. Пущино, Московская обл.

Научный консультант-д.б.н., профессор В.Н. Кудеяров

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

член-корреспондент РАН, Г.Н. Коровин доктор биологических наук, профессор A.B. Смагин доктор биологических наук, профессор JI.K. Шевцова

Ведущее учреждение: Почвенный институт им. Докучаева РАСХН

Защита состоится 13 апреля 2010 года в 15.30 в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.001.57 при МГУ имени М.В. Ломоносова на факультете почвоведения по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан « марта 2010 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета или присылать отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, ф-т Почвоведения, Ученый совет (или по факсу (4967) 330595).

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

A.C. Никифорова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и основания для исследования

С02 является также важнейшим парниковым газом, содержание которого в атмосфере в результате антропогенной деятельности значительно увеличилось по сравнению с доиндустриальной эпохой (Базилевич и др., 1982; Глазовская, 1996; Bouwman et al, 1999; Заварзин, 2004). В соответствии с ростом концентрации С02 увеличивается и глобальная температура воздуха (Houghton et al., 1995; Chamará et al., 2003; Израэлъ, 2006; Tans, 2009). Таким образом, через парниковый эффект биогенный цикл углерода связан с проблемой глобальных изменений климата, представляющих сегодня одну из важнейших экологических проблем. Актуальность процессов, обусловливающих изменение климата на планете, еще в прошлом столетии была признана на межправительственном уровне и выразилась в заключении в 1992 г. Рамочной конвенции ООН об изменении климата, а в 1997 г. -Киотского протокола к ней. И хотя основной сферой деятельности, регулируемой Киотским протоколом, являются промышленные эмиссии парниковых газов (Киотскт протокол..., 1998), он также касается изменений источников и стоков парниковых газов в лесном и аграрном секторах, которые напрямую связаны с деятельностью человека (Данилов-Данильян, 2006; Семенов, 2006; Романовская, 2008). Россия, присоединившаяся к Киотскому протоколу в 2005 году, тем самым взяла на себя обязательства принимать меры к уменьшению источников, увеличению стоков и сохранению резервуаров основных парниковых газов, каковым является С02 (Заварзин, Кудеяров, 2006; Илларионов, Пивоварова, 2006).

В начале 90-х годов прошлого столетия, в связи с системным кризисом, охватившим нашу страну, произошли существенные изменения в системе землепользования, выразившиеся в значительном сокращении площадей сельскохозяйственных угодий (и пашни в том числе) и превращении их в залежные земли (Иванов, 2004; Хитрое и др., 2008). Эти изменения отразились как на величине, так и на направленности потоков С02 в системе растения -почва - атмосфера. Все это диктует необходимость переоценить запасы и баланс органического углерода (Сорг) в почвах России в результате изменений, которые произошли в системе землепользования после 1990 г.

Основная цель работы состояла в получении современных оценок эмиссии, баланса и запасов углерода в почвах различных экосистем южнотаежной зоны и территории России в целом.

Задачи исследования включали:

• Создание и детальный анализ базы данных по дыханию почв Российской Федерации;

• Изучение временной вариабельности и получение количественных оценок годовых и сезонных потоков СО2 из почв различных экосистем южно-таежной зоны России на основе непрерывных многолетних круглогодичных мониторинговых наблюдений;

• Оценку влияния основных экологических факторов (температура, влажность почвы, тип ценоза и почвы) на дыхательную активность почв;

• Изучение влияния экстремальных погодных явлений (процессы промерзания-оттаивания, засухи) на эмиссию С02 из почв;

• Разработку температурных зависимостей интенсивности дыхания почв в различных временных, температурных и влажностных интервалах;

• Создание карт и расчет общего, микробного и корневого дыхания почв в наземных экосистемах России на основе применения дифференцированной методологии оценки, моделирования и геоинформационного подхода;

• Оценку углеродного баланса в экосистемах залежей и на территории Российской Федерации в целом;

• Определение скоростей аккумуляции углерода и уточнение общего запаса Сорг в почвах России вследствие изменения системы землепользования после 1990 г.

Научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследований

На базе модельного и геоинформационного подходов разработана новая методология оценки годовых потоков углекислого газа из почв с учетом землепользования и на ее основе получены как базовые (1990 г.), так и современные (2006 г.) оценки общего, микробного и корневого дыхания почв и баланса углерода на территории Российской Федерации. Применение дифференцированной методологии оценки позволило рассчитать средневзвешенные значения общего и микробного дыхания почв (с учетом доли различных категорий земель в пределах одного почвенного типа), находящихся в разных биоклиматических зонах, а также для основных категорий землепользования в различных природных зонах. На основе почвенной карты РСФСР и полученных значений общего, корневого и микробного потоков СОг из отдельных типов почв, составляющих легенду почвенной карты, была создана серия карт «Дыхание почв России», которые в своем роде являются уникальными, так как базируются на анализе фактического материала (наблюдения in situ).

Предложена новая эмпирическая модель и алгоритм расчетов для аппроксимирования величины годовых потоков ССЬ из почв Российской Федерации на основе суммарной летней эмиссии ССЬ из почв и среднегодовой температуры воздуха.

На основе непрерывных 11-летних мониторинговых наблюдений за эмиссией С02 из почв пяти различных экосистем южно-таежной зоны получены устойчивые оценки годовых и сезонных потоков С02 из почв и впервые оценена их межгодовая вариабельность. Проведенные наблюдения in situ по своей детальности и временной продолжительности не имеют аналогов в своей области. Эмпирические зависимости, разработанные на основе этих данных, позволят с достаточно высокой степенью достоверности прогнозировать годовые, сезонные и суточные потоки С02 из почв южно-таежной зоны России, используя для этого легкодоступные абиотические параметры (количество осадков, температура почвы и др.). Выявлено, что на долю холодного периода приходится существенная часть в суммарном годовом потоке СОг из почв южно-таежной зоны и ее недоучет может привести к существенным искажениям в оценке величины годового баланса углерода в экосистемах.

Впервые для основных типов почв Российской Федерации получены оценки скоростей аккумуляции углерода в зависимости от длительности периода их восстановления после прекращения использования в сельскохозяйственном производстве, и на их основе рассчитаны изменения запасов углерода в почвах России. Показано, что залужение малоплодородных пахотных почв может служить хорошей альтернативой лесоразведению с целью дополнительного связывания углерода, и поможет решить задачи, стоящие перед Россией в свете выполнения требований Киотского протокола.

Результаты исследований демонстрировались на 5-ой Международной выставке «Экоэффективностъ - 2008» (Москва, 2008), неоднократно включались в ежегодные отчеты, представляемые в Президиум РАН, как наиболее значимые достижения Института. Материалы диссертации используются в курсе лекций Пущинского государственного университета «Учение о биосфере» и включены в коллективную монографию «Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России» (2007). Полученные современные оценки эмиссии, баланса и запасов углерода в почвах Российской Федерации целесообразно учитывать в Национальных сообщениях России Секретариату Рамочной конвенции ООН по климатическим изменениям.

Основные защищаемые положения

1. Дополнительный сток углерода в наземные экосистемы Российской Федерации в результате изменения системы землепользования после 1990 г. составил в среднем 74 Мт С/год. Запасы углерода в пахотном слое пост-агрогенных экосистем России в 1990-2005 гг. увеличились примерно на 252 Мт С.

почвы контролирует эмиссионные потоки С02 из почв в более коротких временных интервалах (среднесуточные и среднемесячные).

3. Доля летнего периода в суммарном годовом потоке СОг из почв на территории Европейского континента определяется среднегодовой температурой воздуха.

4. Эмиссия углекислого газа из почв южно-таежной зоны в холодный период года (с ноября по март) является существенной частью суммарного годового потока СО2, составляя в среднем 25%.

Апробация работы

Материалы, вошедшие в диссертацию, были представлены автором лично или в соавторстве на заседаниях Ученого Совета ИФХиБПП РАН (1998, 2000, 2002, 2003, 2004, 2006, 2008); Scientific seminar in the Institute of Soil Science (Gottingen, Germany, 1999); III (Суздаль, 2000), IV (Новосибирск 2004) и V (Ростов-на-Дону, 2008) съездах Общества почвоведов им В.В. Докучаева; I, II и III Национальных конференциях с международным участием «Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии» (Пущино, 2000, 2003, 2007); Международном симпозиуме "Функции почв в биосферно-геосферных системах" (Москва, 2001); Scientific seminar in the International Institute for Applied System Analyses (Laxenburg, Austria, 2001); 6-th (Sendai, Japan, 2001), 7-th (Boulder, Colorado, USA, 2005) и 8-th (Jena, Germany, 2009) International Carbon Dioxide Conferences; Всероссийском совещании "Лесные стационарные исследования: методы, результаты, перспективы" (Москва, 2001); Scientific seminar in the Institute of Soil Science and Forest Nutrition (Gottingen, Germany, 2001; 2004); International Conference "Extreme Phenomena in cryosphere: basic and applied aspects" (Pushchino, 2002); Annual Main Meeting of Society for Experimental Biology of Great Britain "Carbon balance in forest biomes" (Southampton, Great Britain, 2003); International Workshop "Practical Solutions for Managing Optimum С and N Content in Agricultural Soils " (Prague, Czech Republic, 2003, 2005); Всемирной конференции no изменению климата (Москва, 2003); European Science Foundation Conference "Processes underlying soil carbon fluxes" (Kiel, Germany, 2003); International Conference "Greenhouse gas emission from Agriculture - mitigation options and Strategies" (Leipzig, Germany, 2004); Eurosoil Congresses (Freiburg, Germany, 2004; Vienna, Austria, 2008); Национальной конференции «Биосферные функции почвенного покрова» (Пущино, 2005); International Conference "Element Balances as a Tool for Sustainable Land Management" (Tirana, Albania, 2005); International Conference "Modelling Soil Processes - measurement, uncertainty and modelling" (Aberdeen, Scotland, 2005); Международном рабочем совещании «Методы исследования органического вещества почв», (Владимир, 2005); Fifth European Conference on Ecological Modelling (Pushchino, 2005); Conference on challenges in environment (Stanford, California, USA, 2006); Scientific seminar of Plant Science department in UC-Davis (Davis, California, USA, 2006); Kick-off meeting of the new TCO panel FAO - GTOS (Rome, Italy, 2006); Scientific seminar of Department of Forest Science and Environment, University of Tuscia (Viterbo, Italy, 2006); International Conference "Climate Changes and their impact on boreal and temperate

forests" (Ekaterinburg, 2006); II Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию кафедры почвоведения Иркутского государственного университета «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем» (Иркутск, 2006); 18-th World Congress of Soil Science (Philadelphia, Pennsylvania, USA; 2006); International workshop "Soil Respiration Database" and Open Science Conference on The GHG cycle in Northern hemisphere (Sissi-Lassithi, Crete, Greece, 2006); International Symposium «Soil Processes Under Extreme Meteorological Conditions» (Bayreuth, Germany, 2007); International Symposium "Organic matter dynamics in agro-ecosystems" (Poitiers, France, 2007); International summer scientific school "Environmental Studies in the Boreal Forest Zone "(Федоровское, Россия, 2007); Международной научно-практической конференции «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации, прогнозирования» (Астрахань, 2007); Final Conference of the ESF Programme «The Role of Soils in the Terrestrial Carbon Balance" (Nancy, France, 2007); IV Всероссийской научной конференции «Гуминовые вещества в биосфере» (Москва, 2007); Международной научно-практической конференции «Плодородие почв -уникальный природный ресурс - в нем будуи/ее России» (Санкт-Петербург, 2008); Всероссийской научной конференции «Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота» (Москва, 2008); International Conference "Man and environment in boreal forest zone: past, present and future "(Федоровское, Россия, 2008); International Scientific Conference „Soil in sustainable environment" on the occasion of 50 -years jubilee of the Lithuanian Soil Science Society (Kaunas, Lithuania, 2008); 5-ой Международной выставке «Экоэффективность - 2008» (Москва, 2008); European Geosciences Union General Assembly (Vienna, 2009) и заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, 2009).-

Личный вклад соискателя

В течение 1995-1997 гг. автором была создана компьютерная база данных «Дыхание почв России», а в 2001 гг. были разработаны подходы и методология дифференцированной оценки общего, корневого и микробного дыхания почвенного покрова на территории Российской Федерации, а также создана серия электронных карт «Дыхание почв России». В 1997 г. по инициативе и при участии соискателя были заложены площадки и начаты круглогодичные мониторинговые наблюдения по определению эмиссии С02 из почв в 5 различных экосистемах Южного Подмосковья, а с 1999 года по настоящее время автор является руководителем группы мониторинговых наблюдений за эмиссией углекислого газа из почв. В 2004 г. соискателем были инициированы работы по изучению баланса и определению запасов углерода в бывших пахотных почвах, выбывших из сельскохозяйственного использования. За все годы работы по теме диссертации (1995-2009 гг.) автор принимал самое непосредственное участие в планировании лабораторных экспериментов, организации различного рода полевых исследований, компьютерной обработке и анализе данных, обсуждении и публикации результатов.

Публикации по теме диссертации

Основное содержание диссертации и защищаемые положения отражены в 121 публикации, среди которых: 2 коллективные монографии, 28 статей в рецензируемых научных журналах (из них 19 - в изданиях, рекомендуемых ВАК для публикации результатов диссертационных работ), 23 статьи - в сборниках и специальных выпусках, 68 работ - в сборниках тезисов российский и международных конференций и симпозиумов.

Организация исследований

Основная часть исследований выполнялась в Лаборатории почвенных циклов азота и углерода Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (г. Пущино, Московская область) в рамках плановых научно-исследовательских работ. Полевые наблюдения велись на территории Приокско-Террасного Государственного Биосферного Заповедника и Опытно-полевой станции ИФХиБПП РАН. Образцы почв для лабораторных экспериментов отбирались во время коротких экспедиционных поездок в различные регионы России (Владимирская, Курская, Воронежская, Волгоградская и Ростовская области) и Казахстана (Уральская область). На разных этапах работы эти исследования поддерживались Министерством промышленности, науки и технологий Российской Федерации (проекты «Глобальные изменения природной среды и климата: дыхание почв», 1995-2000 гг.; «Биогенные стоки, источники и резервуары парниковых газов», 2000 - 2002 гг.), Министерством образования и науки РФ (Госконтракт № 43.016.11.1625; «Методы 01(енки пулов и потоков парниковых газов в наземных экосистемах, обоснование механизмов их регулирования», 2003-2004 гг.), Программами Президиума РАН № 13 и № 16 («Глобальные изменения климата и природной среды», 2003-2008 гг.), Федеральным агентством лесного хозяйства (проект "Методическое обеспечение лесохозяйственной деятельности и регулярных oijciioK эмиссии и стоков углерода лесами в условиях выполнения Российской Федерацией обязательств по Рамочной конвенции ООН об изменении климата и Киотскому протоколу", 2007-2008 г.). С 1998 г. по настоящее время автор является бессменным руководителем инициативных проектов Российского фонда фундаментальных исследований («Потоки диоксида углерода из почв южно-таежной зоны в осенне-зимне-весенний период», 1998-1999 гг.; «Эмиссия диоксида углерода из почв в зависимости от гидротермических условий и землепользования», 2001-2003 гг.; «Эмиссия и баланс углерода в почвах наземных экосистем России», 2004-2006 гг.; «Потоки и пулы углерода в залежных землях России», 2007-2009 гг.) а также соисполнителем в других исследовательских проектах РФФИ.

Уточнение оценок общего и микробного дыхания почв Российской Федерации и создание серии электронных карт «Дыхание почв России» проводилось диссертантом в рамках Молодежной Летней Научной Школы (Проект «Эмиссия диоксида углерода из почв наземных экосистем России», июнь-август, 2001 г.) в Международном Институте Прикладного Системного Анализа (International Institute for Applied Systems Analysis. Laxenburg, Austria).

Модельные эксперименты по изучению влияния процессов замораживания и оттаивания на интенсивность выделения СОг из почв различного землепользования проводились в Институте почвоведения и питания леса Геттингенского Университета (Institute of Soil Science and Forest Nutrition, Göttingen, Germany) в рамках краткосрочных научно-исследовательских грантов Немецкой службы академических обменов (1999 и 2004 гг.). Модельные эксперименты по влиянию температурно-влажностных условий на скорость выделения ССЬ из почв проводились в различные годы в ИФХиБПП РАН, а также в рамках Исследовательского Гранта американского фонда Джоржа Фулбрайта в Университете Дэвис (Калифорния, США, 2005-2006 гг.).

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 8 глав, выводов, списка литературы, включающего 615 наименований, из которых 318 - на иностранных языках и приложений. Работа изложена на 325 стр. машинописного текста, содержит 60 рисунков, 62 таблицы. Приложения (73 стр.) помимо табличного материала включают морфологические описания почв, детальную ботаническую характеристику и фотографии объектов исследования.

Благодарности

Автор премного благодарен зав. лабораторией почвенных циклов азота и углерода, директору ИФХиБПП РАН, д.б.н., проф. В.Н. Кудеярову который в конце 1995 года инициировал работы по созданию базы данных «Дыхание почв России» и оказывал всестороннее содействие и консультационную помощь на всех этапах работы. Самые теплые и искренние слова благодарности хочется выразить мужу, единомышленнику и соавтору большинства публикаций, к.т.н. В.О. Лопес де Гереню за постоянную помощь в проведении экспериментов, обработке данных и подготовке публикаций, а также за его бесконечную поддержку на всех этапах работы над диссертацией. Автор глубоко признателен научным сотрудникам ИФХиБПП РАН: к.б.н Т.Н. Мякшиной и к.б.н. Д.В. Сапронову, осуществляющим на протяжении многих лет непрерывные мониторинговые наблюдения за эмиссией С02 из почв, к.б.н. A.M. Ермолаеву - за помощь в определении продукционной составляющей луговых ценозов и составление ботанического описания на всех площадках исследований. Соискатель также благодарен к.б.н. В.И. Личко за безотказную помощь и содействие в проведении аналитических и полевых работ, гл. специалисту Л.Н. Розановой, на протяжении многих лет осуществлявшей хроматографический анализ газовых проб, вед. инженеру Е.М. Гультяевой - за помощь в проведении химических анализов почв и растений. За конструктивные замечания, ценные консультации и помощь в обсуждении результатов автор весьма признателен своим коллегам - к.б.н. A.A. Ларионовой, к.б.н. Благодатскому, к.б.н. И.В. Евдокимову. Большая помощь в выполнении полевых и лабораторных исследований на разных этапах работы была оказана в рамках полевых и преддимломных практик студентами Воронежского Государственного Университета, РГАУ МСХА им. Тимирязева и Университета

г. Лейпциг (Германия). Автор глубоко признателен д.б.н., проф. А.З. Швиденко и сотруднику Лесного отдела (Международный Институт Прикладного Системного Анализа, Лаксенбург, Австрия) Яну М'Каллуму (Jan McCallum) за продуктивные консультации и содействие в использовании геоинформационных программ. За помощь в планировании и осуществлении модельных экспериментов, обработке результатов, ценные предложения и конструктивные замечания автор глубоко признателен проф. Ф. Визе (F. Beese), проф. X. Флесса (H. Flessa), а также научным сотрудникам и соавторам Р. Типе (R. Теере), Р. Веллу (R. Well), H. Лофтфильду (N. Loftfield) из Института почвоведения и питания леса Геттингенского Университета (Gottingen, Germany). Большая помощь в концептуальном и методическом плане на разных этапах работы была оказана проф. Я.В. Кузяковым (Университет Байройт, Германия), проф. И. Сиксом (Johan Six) и X. Ван Кесселем (Chris van Kessel) из Университета Дэвис (Калифорния, США), проф. Р. Валентини (R. Valentini) и научными сотрудниками Л. Белели Марчезини (L. Belleli Marchezini) и H. Вюшардом (N. Vuichard) из Университета Тушиа (University of Tuscia, Viterbo, Italy).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Биогенный цикл углерода в наземных экосистемах и его основные составляющие (краткий обзор литературы)

Система биогеохимических циклов на нашей планете определяется циклом органического углерода, который полностью преобразовал состояние поверхностных оболочек Земли (Заварзин, 2004). Продукционная составляющая этого цикла в наземных экосистемах обусловлена ассимиляцией углерода в процессе фотосинтеза. Детальный анализ биологической продуктивности в различных экосистемах России и других регионов планеты нашел отражение в монографических работах Н.И. Базтевич, Л.Е. Родина и A.A. Титляновой (1971, 1993, 2008). Суммарные оценки чистой первичной продуктивности (ЧПП*) отдельных природных зон Российской Федерации представлены: по тундровым экосистемам - в работах Д.Г Замолодчикова иД.В Карелина (1995, 1999, 2003, 2006, 2008); по лесным биогеоценозам - в обобщающих исследованиях A.C. Исаева и Д.Г. Коровина с соавт. (1993, 1995, 1999), А.З Швиденко с соавт. (2000, 2003, 2008), А.И. Уткина, Д.Г. Замолодчикова и их коллег (2001, 2002). Впервые оценка общей величины ЧПП для территории Российской Федерации была получена А. Т. Мокроносовьш и П.Ю. Ворониным с соавт. (1994, 1995, 1999). Впоследствии эта величина уточнялась разными исследователями (Мокроносов, Кудеяров, 1998; Nilsson et al., 2000; Воронин и др., 2004, 2005), и в настоящее время фотосинтетический сток углерода в растительный покров на территории России оценивается в пределах 4.41-4.73 Гт С/год (Воронин, Блэк, 2005; Кудеяров и др., 2007).

Деструкционная ветвь цикла органического углерода более сложная: она объединяет все разнообразие процессов разложения органических материалов, а ее конечным продуктом является углекислый газ. Всю совокупность

Общий список принятых сокращений приведен в конце автореферата.

биохимических и физических процессов, приводящих, в конечном счете, к выделению углекислого газа, воды и энергии, запасенной в органических соединениях, характеризует «дыхание» почвы, которое является одной из ее наиважнейших функций (Кудеяров, ¡994, 1999). В литературе термин «дыхание почвы» используется для обозначения разнообразных по своей природе процессов и явлений, а именно: воздухообмен между почвой и атмосферой; суммарное выделение (эмиссия) углекислого газа с поверхности почвы; скорость минерализации органического вещества и показатель ее биологической активности (Смагин, 1999, 2005; Наумов, 2004). Общее дыхание почвы (ОДП) можно условно разделить на два основных компонента: дыхание корней и связанной с ними ризосферной микрофлоры (КД) и дыхание собственно почвенных микроорганизмов - МД (Edwards et al„ 1970; Ларионова, 1988; Кудеяров, 1994). Считается, что на долю собственно почвенного дыхания приходится от 2/3 до 1/2 общего потока С02 из почв (Singh, Gupta, 1977; Кобак, 1988; Благодатский и др., 1993; Кудеяров, 2004; Kuzyakov, Larionova, 2005). Анализ опубликованных работ по экспериментальному определению ОДП показал, что в большинстве случаев авторы, оценивая дыхание почвы, определяли общую эмиссию СО, с поверхности почвы в атмосферу (Кудеяров и др., 1995). Это позволяет использовать такие понятия как дыхание почвы, эмиссия (выделение) С02 и поток С02 из почв в качестве синонимов. В зарубежной литературе перечисленные выше термины также отождествляются (Raich and Schlesinger, 1992; Rustad et al„ 2000; Schlesinger, Andrews, 2000).

Температура и влажность почвы являются наиболее значимыми экологическими факторами, определяющими скорость деструкции органического вещества и интенсивность выделения С02 из почв (Kovalenko et al„ 1978; Swift et al„ 1979; Ларионова и др., 1993; Lomander et al., 1998; Максимов, 2007). Высокая положительная корреляция между скоростью выделения С02 и температурой почвы обнаруживается как в глобальном масштабе (Fung et al., 1987; Raich and Schlesinger, 1992; Kirschbaum, 2000; Raich et al., 2002), так и для почв отдельных экосистем и регионов (Lloyd and Taylor, 1994; Ялынская, 1999; Лопес de Гереню и др., 2001; Petrin et al., 2003; Топоп et al., 2006 и мн. др.). Традиционно количественную оценку влияния температуры и влажности на величину дыхания почвы проводят, используя либо линейные, либо экспоненциальные регрессионные модели (Schleser, 1982; Brumme, 1995; Katterer et al., 1998; Lopes de Gerenyu et al., 2001; Zamolodchikov, Karelin, 2001; Reicshtein et al., 2003, 2005; Pavelka et al., 2007; Larionova et al., 2007). Было выявлено, что температурный коэффициент Qio, рассчитанный для почвенного дыхания на основе экспоненциальных моделей, в течение года не является величиной постоянной: существует тенденция его уменьшения с ростом температуры и уменьшением влажности (Kirschbaum, 1995; Rayment, Jarvis, 2000). Большинство же эмпирических моделей основано на корреляции между сезонной изменчивостью почвенного дыхания в зависимости от температуры и, таким образом, дает постоянный температурный коэффициент для всего сезона, искажая реальную величину дыхания почв в менее продолжительных временных промежутках (Jarnsens, Pilegaard, 2003). Все вышесказанное определило ряд задач настоящего исследования.

Первая, очень приблизительная оценка общей эмиссии СО2 почвенным покровом Российской Федерации была получена В.Н. Кудеяровым с соавт. (1995). Она учитывала потоки СО2 из почв только за вегетационный период и составила 3.12 Гт С/год. Позднее, когда было показано, что за пределами вегетации растений из почв выделяется 12-47% годового потока С02 (Курганова, Кудеяров, 1998), величина суммарной эмиссии углекислого газа из почв России была уточнена и составила 4.50 Гт С/год (¡\udeyarov, Ки^апоуа, 1998). Величина МД почв Российской Федерации оценивалась по его средней доле (2/3 от ОДП) без учета типа землепользования и, в соответствии с оценками различных исследователей, варьировала от 2.6 до 3.2 Гт С/год (Кудеяров, 2000; МЬзоп е! а1, 2000). Приведенные величины общего и микробного дыхания почв России нельзя признать окончательными из-за того, что они базировались на простых средних величинах эмиссии С02 и не учитывали соотношение площадей различных классов землепользования в пределах одного типа почв, которое в свою очередь зависит от конкретной биоклиматической зоны. В связи с этим, более корректным представляется использование дифференцированного подхода для оценки величин ОД и МД почв России с использованием средневзвешенных значений почвенного дыхания, позволяющих учесть влияние растительности на эмиссионную составляющую углеродного цикла.

Дисбаланс между продукцией и деструкцией органического углерода определяет то его количество, которое выводится из цикла Сорг и выражается в изменении концентрации углекислого газа в атмосфере (Заварзин, 1994, 2004). Таким образом, функция наземных экосистем в качестве источника или стока СО2 определяется балансом между фотосинтетической продукцией Сорг (ЧПП) и выделением С02 при разложении органического вещества (МД) и характеризуются величиной чистой экосистемной продукции (ЧЭП). Третьим немаловажным компонентом при расчетах баланса углерода для отдельных территорий является антропогенная эмиссия С02 (сжигание топлива, продукция аграрного сектора, заготовка и разложение древесины, добыча торфа, лесные пожары и болезни, известкование почв и др.). Согласно оценкам и прогнозам Международного Института Прикладного Системного Анализа, территория России в 1990 г. (базовый год для стран-участниц Киотского протокола) выступала как источник С02 в размере 0.53 Гт С/год и будет оставаться таковым в 2008-2012 гг. (1ЧШяоп е/ а/., 2000). В соответствии расчетами, проведенными в разное время в ИФХиБПП РАН, Российская Федерация, напротив, являлась абсолютным стоком углерода в размере 0.811.10 Гт С/год (Кудеяров, 2000, 2004; Кшкуагоу, Ки^апо\>а, 2006) как в 1990, так и в 2002-2006 гг. Оценка баланса углерода в наземных экосистемах России, полученная А.З. Швиденко с соавт. для 2005 г., также свидетельствует в пользу преобладания стока углерода над его потерями и оценивается величиной 0.49 Гт С/год (Shvidenko е! а!., 2009). Неоднозначные оценки баланса углерода на территории Российской Федерации, имеющиеся в литературе, а также колоссальные изменения, произошедшие в системе землепользования в России

в начале 90-х гг. прошлого столетия, требуют уточнения существующих величин баланса С02 на территории России.

Основным и долговременным резервуаром органического углерода на территории нашей страны наряду с торфами, является почвенное органическое вещество, ПОВ (Орлов, Бирюкова, 1995; Заварзин, 2006), которое включается в чистую биомную продукцию (ЧБП) экосистем (Steffen et al., 1998; Кудеяров, 2000; Кудеяров и др., 2007). Любые изменения в системе землепользования неизбежно приводят к изменениям запасов ПОВ (Houghton, 1999, 2003; Семенов, 2006). Так, интенсивная распашка почв в середине прошлого столетия инициировала значительные потери почвенного углерода (Хмелев, 1989; Кырюшин и др., 1993; Титлянова, Наумов, 1995; Титлянова и др., 1998), а выведение почв из сельскохозяйственного использования, напротив, приводило к накоплению углерода как в почвах, так и в растениях, которые на них развивались (Vesterdal et al., 2002; Poulton et al, 2003; Ларионова и др., 2006). Особенности изменений свойств почв и растительности в пост-агрогенных экосистемах, образованных в течение последних двух десятилетий на месте стихийно заброшенных сельхозугодий, нашли детальное отражение в работах коллектива авторов из Института географии РАН (Люри и др., 2006, 2008; Горячкин и др., 2008; Караваева, Денисенко, 2008, 2009), O.A. Анциферовой (2001, 2002, 2005), Г. С. Базыкиной с соавт. (2004, 2007), A.C. Владыченского с соавт. (2006, 2007), Л.Н. Коробовой (2007), A.B. Литвиновича с соавт. (2004, 2008), A.A. Романовской (2006, 2008,) O.A. Сорокиной (2007, 2008), Н.И. Сухановой с соавт. (2007, 2008), L. Belleli Marchezini (2007), О. Калининой с соавт. (Kalinina et al., 2009) и многих других. Первая, очень приближенная оценка общего накопления углерода в почвах РФ в результате изменения землепользования была сделана Ларионовой с соавт. (Larionova et al., 2003) и составила 660 Мт С для площади 34 млн. га за период с 1990 по 2002 год. Согласно расчетам международного коллектива авторов (Vuichard et al., 2008), выполненных с использованием модели «Orchidee», величина общей С-аккумуляции в пост-агрогенных почвах бывшего СССР оценивается величиной 64 Мт С (19912000 гг.). Оценки изменения запасов углерода в бывших пахотных почвах России, полученные при помощи модели «RothC», варьировали в очень широких пределах - от абсолютных потерь С в количестве 5.5 Мт С за период с 1990 по 2002 год (Романовская, 2006) до его значительного накопления в размере 248 Мт С практически за тот же период (Романовская, 2008). Столь разноречивые оценки общего накопления С в почвах России обусловлены, с одной стороны, недостатком фактических данных, отражающих скорости изменения запасов углерода в пост-агрогенных почвах, а с другой -колоссальным варьированием площадей бывших пахотных угодий, которые авторы использовали при расчетах. В этой связи, в представляемой работе на основе обобщения имеющихся литературных данных и собственного фактического материала, были проведены расчеты общего накопления углерода в почвах пост-агрогенных экосистем с использованием как традиционных, так и современных подходов.

Глава 2. Методология, объекты и методы исследования

Создание база данных «Дыхание почв России». В рамках диссертационного исследования были собраны и детально проанализированы все доступные экспериментальные данные по определению in situ эмиссии СОг почвами России, опубликованные в отечественной и зарубежной литературе начиная с 50-х годов прошлого столетия. Каждая запись в созданной базе данных (БД) включала следующие характеристики: природно-климатическая зона, район исследований и его географические координаты; среднегодовая температура воздуха; тип почвы и ее подробное таксономическое описание; тип растительности (ценоз); продолжительность периода измерений; годовая, сезонная и суточная динамика выделения СОг из почв в связи с изменением температуры и влажности почвы, уровня грунтовых вод и температуры воздуха; метод определения эмиссии С02 из почв; автор и год исследований (Курганова, Кудеяров, 1998; Кудеяров, Курганова, 2005). Данные по интенсивности выделения (ИВ) СО2 почвами были приведены к одинаковым единицам измерения (мг С/м2/сут) и затем рассчитывались среднемесячные и средние за летний период (июнь-август) потоки С02 из отдельных типов почв, приуроченных к различным растительным ассоциациям. Созданная база данных постоянно обновляется и в настоящее время она содержит 415 записей и базируется на 103 литературных источниках.

Организация многолетних мониторинговых наблюдений за эмиссией СОу из почв различных экосистем. Район исследований расположен в самой южной оконечности южно-таежной зоны (подзона смешанных и широколиственных лесов). Согласно многолетним метеонаблюдениям (1988 -2008 гг.), проводимым на Станции комплексного фонового мониторинга (п. Данки, Серпуховские район Московской области), среднегодовая температура воздуха в районе исследований составляет приблизительно +5.5°С, а среднегодовая сумма осадков - 647 мм. Непрерывные наблюдения за эмиссией диоксида углерода проводили в пяти различных экосистемах, расположенных на дерново-слабоподзолистой супесчаной почве (Приокско-Террасный Государственный Биосферный Заповедник; п. Данки Серпуховского района Московской обл., 54°55'N 37°34'Е) и на серой лесной среднесуглинистой почве (Опытно-полевая станция ИФХиБПП РАН, г. Пущино Московской обл., 54°50'N 37°37'Е). Лесной иеноз дерново-слабоподзолистой почвы заповедника (С0бщ 1.9%, рНводн 5.6) представлен смешанными породами деревьев (4СЗЛ201Б ед Д.), возраст которых составляет 80-100 лет, и характеризуется хорошо развитым травянистым ярусом. Площадка лугового ценоза (С0бщ 2.2%, рНводн 5.4) представляет собой косимый неудобряемый луг после 45-50 лет запужения пахотной почвы. На серой лесной среднесуглинистой почве площадки наблюдений располагались: в лесном иенозе (С0бщ2.7 %, рНВ0Д6.8), представляющем собой вторичный лиственный лес (503JI2K ед. Д и Б; средний возраст деревьев 40-50 лет), луговом иенозе-1 - некосимый неудобряемый луг после 15 лет стихийного залужения экспериментальных делянок ИФХиБПП РАН сорно-луговыми видами; луговом иенозе-2 - периодически косимый неудобряемый вариант после залужения бывшей пашни злаково-бобовой

смесью в 1989 г. в районе ОПС ИФХиБПП РАН (С0бЩ2.2 %, рНВ0Д6.5) и агроценозе - неудобряемый вариант полевого опыта (5-польный зернопаровой севооборот, С0бщ 1.1%, рНВ0Д„. 6.0).

Измерение интенсивности выделения СОг проводили с поверхности почв методом закрытых камер, круглогодично, с ноября 1997 по октябрь 2008 года с периодичностью один раз в 7-10 дней. Календарный год исследований был условно разделен нами на два периода: теплый (или бесснежный) - с мая по октябрь и холодный (преимущественно со снеговым покровом) - с ноября по апрель. Методики отбора газовых проб в теплый и холодный периоды отличались друг от друга по размеру используемых камер, числу повторностей и времени экспозиции (Лопес де Гереню и др., 2001, 2005; Ка^стога е1 а1, 2003; Курганова и др., 2004, 2007). Анализ газовых проб проводили в день отбора с использованием газовых хроматографов («СИгот-5», ЧССР или «Кристачл-2000», Россия). На выбранных мониторинговых площадках в течение всего периода наблюдений параллельно с отбором газовых проб определяли температуру (Тп) и влажность (\Уп) верхнего слоя почвы (0-5 см), температуру воздуха, а в зимний период также фиксировали высоту снежного покрова.

Оценка влияния гидротермических параметров на ИВ СО? из почв в рамках диссертационного исследования проводилась дифференцированно. С этой целью были построены эмпирические регрессионные модели и рассчитаны температурные коэффициенты Qlo для всего ряда данных, полученных в ходе непрерывных мониторинговых наблюдений (число измерений п>390), отдельно для каждого года (п = 32-48) и для различных календарных сезонов года (п =49-201) в четырех типах экосистем (лесной и луговой ценозы на дерново-слабоподзолистой почве, лесной и агроценоз на серой лесной почве). Для вычисления температурных коэффициентов (?/0, показывающих во сколько раз увеличивается интенсивность выделения СОг при повышении температуры на 10°С, использовали линейное регрессионное уравнение между натуральным логарифмом ИВ СОг и температурой верхнего слоя почвы (АпнИог, 1994; РауеШа е/ а1„ 2007):

1п ИВ СО2 = к-Тп + Ь (1),

а затем рассчитывали в соответствии с формулой: 0,0 = ехр(Ю-к) (2).

Влияние процессов промерзания-оттаивания на потоки С02 из почв изучалось нами в рамках лабораторного эксперимента 1 на ненарушенных монолитах лесной (Со5щЗ.4 %, рНВ0Д4.3) и пахотной (С06Щ1.2 %, рНв0Я7.9) буроземной почвы (Нижняя Саксония, Германия, 52°30'М, 9°55'Е) при двух уровнях влажности (65 и 100% их полной полевой влагоемкости, ППВ). Монолиты помещали в морозильную камеру и подвергали двум циклам промерзания-оттаивания (ЦЗО), изменяя температуру от +10°С (теплый период) до -5°С (период промерзания). Каждый цикл продолжался 14 дней, из которых 6 дней почвы находились в полностью замерзшем состоянии. Измерения скорости выделения СОг из почв проводились каждые два часа с помощью автоматизированной газово-хроматографической системы (ЬоМеШ ег а1, 1997).

Влияние типа растительности на дыхательную активность основных типов почв Европейской части России (дерново-слабоподзолистая, серая лесная, чернозём типичный, лугово-каштановая, солонец солончаковый), большая часть которых имела аналоги в лесных, луговых (степных или пастбищных) и arpo- ценозах, также оценивалось нами в контролируемых условиях модельного опыта (лабораторный эксперимент 2). С этой целью почвенные образцы, отобранные методом конверта из верхнего слоя почвы (010 см), освобождали от живых корней, просеивали через сито диаметром 2 мм, увлажняли из расчета 30, 60 и 90% их ППВ, и последовательно инкубировали в термостате при температурах: 25, 20, 15, 10, 5, 0 и -5°С. Интенсивность выделения С02 определяли в газовых пробах, взятых из флаконов после 12-24 часов накопления (в зависимости от температуры).

Определение баланса углерода в экосистемах залежей проводилось в 2004 и 2007 гг. на территории ОПС ИФХиБПП РАН на бывших пахотных почвах, которые в разное время были выведены из сельскохозяйственного использования (1,4, 5, 8, 10, 13, 25 и 28 лет назад). Залежи 13-летнего возраста были представлены двумя вариантами: косимый участок и некосимый, периодически подвергаемый весеннему пирогенному воздействию. ЧПП в залежных экосистемах в 2004 году определяли как сумму надземной и подземной продукции в период максимального развития травостоя, а в 2007 году - рассчитывали на основе динамических наблюдений за продуктивностью залежных экосистем в течение всего летнего сезона, используя балансовые

уравнения (Титлянова, 1977; Методы изучения....., 1978), МД почв оценивали,

исходя из величины ОДП, представляющего собой сумму корневого и микробного потоков С02. На пашне и зрелых залежах (25 и 28 лет) измерения ОДП проводили закрытым камерным методом еженедельно в течение всего года, а на более молодых залежах - только в течение летнего периода (июнь-август). Величину МД пост-агрогенных почв оценивали, принимая во внимание долю корневого дыхания в общем потоке С02, которая в луговых экосистемах, согласно ранее проведенным исследованиям, в летний период составляла 36%, а за его пределами - 24% (Ларионова и др., 2003).

Определение различных пулов органического углерода и времени их обрачиваемости в почвах пост-агрогенных экосистем проводили на примере черноземов обыкновенных (Ростовская обл., 47°16'N 39°2ГЕ) и серых лесных почв (Московская обл., 54°50'N 37°37'Е). С этой целью под пашней и залежами различного возраста (хроноряды) определяли содержание общего, микробного, лабильного (легкоминерализуемого, Слаб) и стабильного (трудно-минерализуемого, Сстаб) пулов углерода. Образцы почв отбирали из бывшего пахотного слоя (0-20 см), как наиболее подверженного изменениям. Содержание Сорг оценивали методом бихроматного окисления, микробного углерода (Смик) -методом субстрат-индуцированного дыхания (Anderson, Domsch, 1978), лабильного и стабильного пулов углерода - биокинетическим методом (Семенов и др., 2006) в длительных инкубационных экспериментах. Содержание Сла6 и Слаб рассчитывали по кумулятивным кривым выделения СОг с использованием двухкомпонентной экспоненциальной модели (Kälterer et al., 1998).

Определение скорости аккумуляции углерода в почвах Российской Федерации было основано на обобщении литературных данных и анализе результатов собственных исследований, проведенных на залежах различного возраста, приуроченных к основным типам почв: дерново-подзолистой, серой лесной, чернозему обыкновенному и каштановой. На серой лесной почве и черноземе были выбраны сукцессионные хроноряды, включающие обрабатываемую почву (пашню) и пост-агрогенные угодья различной степени (длительности) восстановления: 2, 6, 11 и 26 лет - на серой лесной почве и 5, 11, 21 и 77 лет на черноземе обыкновенном. На дерново-подзолистой и каштановой почвах исследования проводили только на обрабатываемой почве и залежи одного возраста: 12 лет - на дерново-подзолистой почве и 15 лет - на каштановой почве. Скорость накопления углерода (Сакк, г С/м2/год) оценивали по разности запасов органического углерода (г С/м2) в залежи (&'ш) и современной обрабатываемой почве (Бу), отнесенной к возрасту залежи (длительности восстановления, Д лет):

= (3).

Оценка величины общего накопления углерода в пост-агрогенных почвах России после 1990 г. проводилась с использованием трех основных подходов: аппроксимационные расчеты, почвенно-геоинформационный анализ и моделирование. Аппроксимация - это самый грубый способ оценки, представляющий собой простое умножение площади пашни, выведенной из сельскохозяйственного использования на среднюю скорость накопления углерода за первые 15 лет восстановления почв. Имеющиеся у нас данные позволили провести аппроксимационные расчеты дифференцированно, а именно, принимая во внимание разную скорость накопления Сорг в различных типах почв и учитывая разную представленность (долевое участие) основных типов почв в сельскохозяйственном производстве различных регионов РФ. Использование почвенно-геоинформаиионного подхода. позволило, при помощи наложения Политической и административной карты СССР (Михайленко, Бобков, 1988), Почвенной карты РСФСР (Фридланд, 1988) и Карты категорий земель СССР (Январева, 1989), рассчитать площади пахотных угодий в каждом регионе РФ в соответствии с их типовой принадлежностью. Все разновидности почв, представленные в легенде карты, были объединены в 5 больших групп: дерново-подзолистые почвы, серые лесные почвы, черноземы, каштановые и «прочие» почвы. На основе имеющихся данных, площади почв в пяти различных группах оценивали в каждом из административных округов РФ двумя путями: (1) - в равных пропорциях, предполагая, что исключение почв из сельскохозяйственного оборота шло независимо от их типовой принадлежности и плодородия, и (2) - дифференцированно, полагая, что в первую очередь в регионах забрасывались почвы менее плодородные. Модельный подход подразумевал использование разработанных нами логарифмических моделей для оценки скоростей накопления Сорг в почвах в зависимости от длительности периода, в течение которого почвы не обрабатывались. В этом случае площади пашни, выведенной из сельскохозяйственного оборота, учитывались дифференцированно для каждого года в общем интервале с 1990 по 2005 год.

Глава 3. Анализ базы данных «Дыхание почв Российской Федерации»

Анализ географической принадлежности экспериментальных площадок по определению эмиссии С02, включенных в созданную БД, показал (рис. 1), что охваченность территории России подобными исследованиями очень неравномерна: большинство наблюдений за ИВ С02 из почв проводилось в центральном регионе Европейской части России (50-60°М, 30-40°Е). До сих пор слабо изученными в отношении почвенного дыхания остаются районы Дальнего Востока, горные и полупустынные регионы. Отсутствие экспериментальных исследований в этих областях представляет основную трудность и значительно увеличивает неопределенности оценок общего дыхания почв Российской Федерации. Было найдено, что различные категории землепользования также характеризуются неодинаковой изученностью: на долю агроценозов приходится 36% от числа изученных экосистем, на долю лесных биоценозов - 29%, луговых - 19%.

Рис. 1. Расположение площадок, на которых проводились определения | дыхания почвы, в соответствии с их геогра-__ фическими координатами. 18

Анализ БД показал также, что изучение эмиссии С02 из почв проводилось в последние 60 лет неравномерно (рис. 2А), а большинство исследований охватывали лишь летние месяцы или вегетационный сезон (май-сентябрь). В снежный период (ноябрь-март) измерение эмиссии С02 с поверхности почвы проводилось в единичных случаях (рис. 2Б). Практически полное отсутствие круглогодичных мониторинговых наблюдений за эмиссией С02 из почв представляет собой серьезное препятствие для получения реальных оценок суммарного годового потока С02 из почв Российской Федерации.

Рис. 2. Гистограммы распределения числа наблюдений за эмиссией С02 из почв на территории РФ в различные годы (А) и по отдельным месяцам в течение года (Б).

0 20 40 60

Число исследований

0 60 100 160 200 260 300 360 Число исследований

Декабрь Ноябрь Октябрь Сентябрь Август Июль

Май Апрель Март Февраль Январь

! -V-

Поскольку большинство исследований, представленных в базе данных, охватывали лишь летний (и/или вегетационный) период, то для подавляющего большинства экосистем были рассчитаны летние (июнь-август) потоки С02 из почв, гистограмма распределения которых представлена на рис. 3.

140 120 100 80 60 40 20 О

О- 101- 201- 301- 401- 501- 601- 701- >801 100 200 300 400 500 600 700 800

Рис. 3. Гистограмма распределения суммарных летних потоков С02 из почв Российской Федерации.

Летний поток С02 из почв, г С/м

Расчеты показали, что в 86% случаев суммарная летняя эмиссия СО? из почв составляет не более 400 г С/м", а около 50% экосистем, представленных в базе данных, характеризуются летними потоками СО?, не превышающими 200 г С/м2. Было найдено, что самые низкие потоки С02 из почв в летний период были характерны для горно-тундровых почв и глееземов тундровых (31-60 г С/м2), а самые высокие - для черноземов, используемых в сельском хозяйстве, и для осушенных торфяных почв (512-727 г С/м2).

В рамках созданной БД, на достоверность различий было проанализировано 56 пар естественных растительных ассоциаций и 115 пар агроценозов, расположенных на идентичных типах почв. Выявлено, что в 50% случаев тип растительности значимо (F<0.10) влиял на величину потока диоксида углерода из почв (Курганова, Кудеяров, 1998). Таким образом, для адекватной характеристики потоков С02 из почв отдельных типов более корректно использовать не простое (арифметическое) среднее, а средневзвешенные значения, учитывающие соотношение различных категорий земель в пределах одного почвенного типа (Кудеяров, Курганова, 2005).

Расчеты коэффициентов парной корреляции между ИВ С02 и основными гидротермическими параметрами, проведенные нами в рамках БД (34 экосистемы), показали, что корреляционная связь между скоростью эмиссии С02 и температурой верхнего слоя почвы почти всегда положительная и наиболее тесная в подзолистых почвах естественных ценозов ссверо- и среднетаежной зон (R=0.54-0.79, а=5%). Эта связь ослабевает в экосистемах южно-таежной зоны, а также в почвах агроценозов и в почвах под вырубками (Курганова, Кудеяров, 1998; Kudeyarov and Kurganova, 1998). Корреляционная зависимость между ИВ С02 и влажностью верхнего слоя почвы менее тесная и может быть как положительной, так и отрицательной. Для осушенных торфяных почв агроценозов была обнаружена тесная положительная корреляция (R=0.82-0.86, а=1-5%) между потоками диоксида углерода и уровнем грунтовых вод.

Глава 4. Многолетний мониторинг эмиссии СОг из почв различных экосистем южно-таежной зоны

Круглогодичные наблюдения за ИВ СОг из почв в пяти различных экосистемах показали, что величина потока диоксида углерода из почв характеризовалась высокой временной и пространственной вариабельностью (рис. 4). В холодный период года (ноябрь-апрель) скорость выделения С02 на изучаемых объектах хотя была и выше нуля, но, как правило, не превышала 75100 мг С/м2/час. В теплое время года (май-октябрь) ИВ С02 из почв южнотаежной зоны в большей степени зависела от погодных условий и была в среднем в 3.5-4.5 раза выше, чем в холодный период. За все годы наблюдений (за исключением засушливых 2002 и 2007 гг.) значения ИВ С02 в теплый период практически не опускались ниже 100 мг С/м2/час, достигая иногда весьма значительных величин - 250-380 мг С/м2/час.

30 20

«- ю

О)

| -10

о I-

-20

-30

-40

—-Тпочв., оС

— Твозд., оС

-•- Влажность, %

Высота снега, см

Рис. 4. Многолетняя динамика среднесуточной интенсивности выделения С02 из дерново-слабоподзолистой почвы под луговым ценозом (А) и некоторых гидротермических характеристик (Б). (Вертикальные линии показывают величину стандартной ошибки, ЭЕ).

Для всего И-летнего ряда данных обнаружены тесные положительные связи между среднесуточной ИВ СО2 из почв и температурой почвы (R2=0.28-0.65; рис. 5). Отклик изученных почв на повышение температуры убывал в следующей последовательности: Луговой ценоз (дерново-подзолистая почва) = Луговой ценоз-2 (серая лесная почва) > Лесной ценоз (дерново-подзолистая почва) > Лесной ценоз (серая лесная почва) > Луговой ценоз-1 (серая лесная почва) > Агроценоз (серая лесная почва). Основная иричина обнаруженных различий в температурной чувствительности почв заключается, по-видимому, в том, что в указанном ряду почв убывает количество тонких корней, которые дают более заметный отклик на повышение температуры по сравнению с массой почвы без корней (Boone et al., 1998).

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

Рис. 5. Взаимосвязь между среднесуточной интенсивностью выделения СОг из почв различных экосистем южно-таежной зоны и среднесуточной температурой почвы за весь период наблюдений.

Базируясь на еженедельных измерениях, были рассчитаны среднемесячные, среднесезонные и среднегодовые потоки СОг из изучаемых почв. Для всех экосистем, на которых велись исследования, был характерен «классический» для умеренной зоны характер изменения месячных потоков СО? из почв: с минимальными величинами - в зимний период, и с максимальными - в июле месяце, когда складываются наиболее благоприятные (в среднем) погодные условия для функционирования микробных сообществ и имеет место активный дыхательный процесс корневых систем высших растений (рис. 6.). Именно в этом месяце были зарегистрированы самые высокие среднемноголетние значения суммы осадков и самая высокая температура воздуха.

Полученные данные совершенно отчетливо демонстрируют влияние типа растительности на величину месячных потоков углекислого газа из почв. Так, луговой ценоз на дерново-слабоподзолистой почве с февраля по сентябрь характеризовался более высокими значениями месячных потоков СОг из почв, по сравнению с лесными почвами, хотя значимо выше (а = 5%) эти потоки были только в июне и июле. В этот период, по-видимому, шло активное формирование корневой массы растений в луговом ценозе и вклад корней в общий поток С02 из почвы под лугом был максимальным и гораздо выше, чем под лесной растительностью (Ларионова и др., 2003). Кроме того, в этот период, разница почвенных температур под луговой и лесной растительностью достигала максимальных значений - 1.2-1.5°С (Курганова и др., 2007).

Рис. 6. Среднемноголетние месячные потоки С02 из дерново-слабоподзолистой (А) и серой лесной (Б) почвами под различными ценозами (вертикальные линии показывают доверительный интервал, при а = 5%).

Аналогичные различия в величинах среднемесячных потоков С02 наблюдались на серой лесной почве под лесом и луговым ценозом-2, с той лишь разницей, что из-за более высокой межгодовой вариабельности месячных потоков СО2 из серых лесных почв обнаруженные отличия между этими ценозами были значимы при а = 10%. Почвы агроценоза на протяжении всего года выделяли самое низкое количество СО2.

Коэффициенты межгодовой вариабельности (СУ) месячных потоков С02 из почв изменялись от 17 до 92%. Самая высокая временная изменчивость была обнаружена для большинства изучаемых экосистем в зимние месяцы и марте (СУ>50%). В почвах естественных экосистем межгодовая вариабельность месячных потоков С02 в пределах теплого периода (апрель-октябрь) была, как правило, ниже, чем в пределах холодного и редко превышала 40%.

Проведенные расчеты показали, что величина месячных потоков С02 из почв изученных экосистем в значительной мере контролировалась среднемесячной температурой почв: коэффициенты детерминации Л2 варьировали от 0.39 до 0.69 (рис. 7). Температурный отклик величины месячных потоков диоксида углерода из почв ослабевал в той же последовательности, что и температурная чувствительность среднесуточных значений ИВ С02: Луговой ценоз (дерново-подзолистая почва) > Лесной ценоз (дерново-подзолистая почва) > Лесной ценоз (серая лесная почва) > Агроценоз (серая лесная почва).

Дерново-подзолистая почва

Луговой ценоз Р(ССУ = В.ОТп » 35,7 ■ 0,66

• Лесной ценоз р(ЙОг) = б.ОТп + 34,9

Серая лесная почва

Лесной ценоз 150 | р(СОг) = 3,5Тп т 25

Агроценоэ Р{СО]) = 2,5Тп + 12 И! = 0,3

5 10 15

Среднемесячная Тп, "С

Среднемесячная Тп, С

Рис. 7. Взаимосвязь между месячными потоками С02 (К(С02), г С/м2/месяц) из почв различных экосистем южно-таежной зоны и среднемесячной температурой почвы за весь период наблюдений.

Сравнивая между собой среднемноголетние величины сезонных потоков СО из почв различных экосистем умеренной зоны (рис. В), можно заключить, что их значения убывали в следующей последовательности: лето > осень > весна > зима. При этом среднелетние потоки были значимо выше осенних и весенних в почвах всех экосистем, а осенние потоки достоверно превышали весенние только в лесных экосистемах, что, по-видимому, связано с поступлением в осенний период в лесные почвы большей массы свежего растительного опада и его активным разложением (Ки^апоуа е/1 а!., 2004; Кудеяров, Курганова, 2005). Зимние потоки С02 из почв были невысокими и во всех без исключения экосистемах значимо отличались от весенних, летних и осенних потоков С02 (при а=5%). Различия по величине сезонных потоков С02 из почв, обусловленные типом почв и видом землепользования, были недостоверны в большинстве случаев из-за их довольно высокой межгодовой вариабельности (рис. 8).

Рис. 8. Средне-многолетние сезонные потоки С02 из почв различных экосистем южнотаежной ЗОНЫ (вертикальные линии показывают доверительный интепвал. ппи а — 0.05).

О Зима (декабрь-январь) П Весна (март-май) □ Лето (июнь-август) □ Осень (сентбрь-ноябрь)

Сезонные потоки углекислого газа из почв варьировали слабее, чем месячные. Их межгодовая вариабельность зависела от типа экосистемы и составляла: 26-59% - для зимы и лета, 14-49% - для весны и осени. При этом самая высокая межгодовая вариабельность сезонных потоков была характерна для почв агроценоза (48-59%) и лугового ценоза-1 (31-46%), что объясняется большей чувствительностью нарушенных экосистем, по сравнению с естественными, к контрастным сменам погодных условий.

Эмиссия С02 из сезонно-промерзающих почв южно-таежной зоны в холодный (снежный) период года (ноябрь-апрель) составляла существенную величину: от 45 до 319 г/м2 в зависимости от типа ценоза и погодных условий года исследований, и ее не следует «сбрасывать со счетов», когда перед исследователями стоит цель оценить годовые потоки ССЬ из почв или баланс углерода в экосистеме. На активные процессы трансформации органических материалов в зимнее время года указывается в работе М.В. Смагиной (1988), а согласно расчетам А. В. вагина (1991, 2005), в почвах лесных БГЦ выделение С02 с ноября по март составило 1/3 часть годовых потоков.

Рис. 9. Среднемно-голетние годовые потоки С02 из почв различных экосистем умеренной зоны и в течение теплого и холодного периодов (вертикальные линии показывают доверии-тельньш интервал, при а = 0.05).

Среднемноголетние годовые потоки С02 из почв изученных экосистем были максимальными в луговых ценозах: 809±100 г С/м2/год (дерново-слабоподзолистая почва) и 747±86 г С/м2/год (серая лесная почва). Они значимо (при а=5-10%) превышали годовые потоки углекислого газа из почв других экосистем (рис. 9). Минимальная величина среднемноголетней суммарной годовой эмиссии С02 была зарегистрирована на пахотных серых лесных почвах (381±78 г С/м2/год). Она была значимо ниже (в 1.5-2 раза, а=5%), чем в почвах всех остальных ценозов, за исключением лугового ценоза-1. Достоверно не различались между собой суммарные количества С02, выделяющиеся за год с поверхности почв лесных ценозов и лугового ценоза-1 (рис. 9). Полученные нами оценки годовых потоков углекислого газа из почв вполне соответствуют идентичным оценкам, имеющимся в литературе для почв лесных (340-760 г С/м2/год) и луговых (750-814 г С/м2/год) экосистем бореальной и умеренной зон (Raich and Shclesinger, 1992; Pajary, 1995; Вомперский и др., 2000; Janssens et al., 2001; Maljanen et ai, 2001; Frank el al., 2002; Максимов, 2007; Ведрова, 2008). Согласно нашим расчетам, межгодовая вариабельность суммарных годовых потоков углекислого газа из почв различных экосистем южно-таежной зоны за 11 лет наблюдений в среднем составляла 24% и была самой высокой в луговом ценозе-1 и агроценозе (3337%). В почвах естественных экосистем межгодовая изменчивость годовых потоков С02 из почв была существенно ниже и составляла 13-21%.

Для всего 11-летнего ряда данных и более коротких временных рядов (5, 7, 10 лет) были выявлены тесные положительные связи между годовыми потоками С02 из почв изученных экосистем и суммой осадков за весенне-

1000 800 600 400 200

Лесной Луговой Дерно во-п одзол истая

Лесной Луговой-1 | Луговой-2 Агроценоз Серая лесная

П Г одовой

□ Теплый (май-октябрь)

И Холодный (ноябрь-апрель)

летний период (коэффициенты детерминации, R2=0.73-0.99; табл. 1). На основе полученных данных были разработаны эмпирические модели, описывающие взаимосвязь между годовыми потоками С02 из почв различных экосистем южно-таежной зоны и количеством осадков за весенне-летний период (Kurganova eíal., 2004, 2007; Кудеяров, Курганова, 2005).

Таблица 1. Эмпирические модели, описывающие взаимосвязь между годовыми потоками С02 из почв различных экосистем южно-таежной зоны и количеством осадков за весенне-летний период (10 лет наблюдений).

Почва Ценоз Уравнение регрессии R2 F

Дерново- Лесной 1.09 Р +245 0.74 0.001

подзолистая Луговой 1.54 Р +243 0.76 0.001

Серая лесная Лесной 1.11 Р+ 176 0.73 0.002

Луговой-1 1.49 Р-17 0.90 0.004

Луговой-2 1.12 Р + 318 0.99 0.003

Агроценоз 1.32 Р - 93 0.82 0.001

Т.Х. Максимов (2007), изучающий особенности круговорота углерода в лиственничных лесах Якутии, на основе многолетних наблюдений (2001, 20042006 гг.) сделал идентичные заключения о влиянии увлажнения на суммарные потоки С02 из дерново-таежных почв: выбросы углерода в атмосферу в виде С02 в сухие годы были в среднем в 1.5 раза ниже, чем во влажные годы. Однако короткий ряд данных не позволил автору получить статистическое подтверждение этой зависимости.

Достоверных корреляционных связей между годовыми потоками С02 из почв южно-таежной зоны и среднегодовой температурой воздуха найдено не было ни для 11-летнего ряда наблюдений, ни для более коротких временных рядов, что вполне согласуется с наблюдениями, проведенными в лесных биогеоценозах Европы (Valentini et al, 2000; Jarnsens et al, 2001). Таким образом, многолетние непрерывные наблюдения за эмиссией С02 из почв различных экосистем позволили заключить, что в южно-таежной зоне основным фактором, определяющим и контролирующим величины годовых потоков С02 из почв, являются осадки за весенне-летний период.

На основе полученных данных нами были рассчитаны вклады различных временных промежутков (месяц, сезон, период) в суммарный годовой поток С02 из почв, в среднем за весь период исследований (1997-2008 гг.) и за отдельно взятые годы, и была оценена их межгодовая вариабельность. Впервые на анализе большого фактического материала было убедительно продемонстрировано, что доля холодного периода (ноябрь-апрель) в годовом потоке диоксида углерода из почв лесной зоны весьма значительна и в среднем за 11 лет наблюдений составляла 21-28%. В зависимости от сочетания погодных условий в различные временные периоды, охваченные исследованиями, доля холодного периода в годовом потоке С02 из почв южно-

таежной зоны варьировала от 11-16% (в 1999-2000 гг. с теплым, влажным летом и холодной зимой) до 38-42% (в 2000-2001, 2006-2008 гг. с жарким летом и довольно теплой зимой). В соответствии с оценками других исследователей, дыхание почв в холодный период года оценивается близкими величинами: больше 10% от годового потока СОг в тундровых экосистемах (Oechel et al, 1997; Федоров-Давыдов, 1998; Замолодчиков и др., 2000; Zamolodchikov and Karelin, 2001) и около 20% - в экосистемах бореальной зоны (Pajary, 1995; Aim et al., 1999). Таким образом, недоучет эмиссии С02 в холодный период года может привести к существенным искажениям в оценке годовых потоков и баланса углерода в экосистемах южно-таежной зоны.

Проведенные расчеты показали, что для каждой из изученных экосистем долевое участие сезонов заметно варьировало в зависимости от сочетания погодных условий в определенный год исследований. Наименьшая изменчивость величины сезонных вкладов в годовой поток С02 из почв была характерна для летнего сезона (7-29%), что позволяет рекомендовать использовать эту величину для расчета годовых потоков углекислого газа из почв. Наибольшая вариабельность долевого участия была характерна для зимнего сезона (34-63%). В почвах естественных экосистем величина вкладов отдельных сезонов в годовой поток была более стабильной, чем в почве агроценоза.

Глава 5. Оценка влияния различных экологических факторов на интенсивность выделения С02 из почв (анализ данных полевых и лабораторных экспериментов)

Анализ полученных регрессионных зависимостей между ИВ С02 и Тп (данные многолетних полевых наблюдений) показал, что температурная чувствительность дыхательной активности почв (ее характеризует регрессионный коэффициент линейной зависимости, к) в разные годы исследований была различной и в значительной степени зависела от типа ценоза. На примере дерново-подзолистой почвы (табл. 2) было выявлено, что к изменению температуры более чувствительным было дыхание почвы под луговой растительностью, нежели под лесной: значения к на лугу в отдельные годы достигали 10.1-11.7, а за весь период исследований составили 8.90, в то время как в лесу они не превышали 8.77, составляя 6.90 для всего ряда данных. Причина обнаруженных различий кроется, по видимому, в наличии большего количества тонких корней в почве под лугом, дыхание которых дает более заметный отклик на повышение температуры, по сравнению с массой почвы без корней (Boone et al., 1998).

Сходные закономерности были обнаружены нами при сравнении дыхательной активности серой лесной почвы под лесом и агроценозом: регрессионные коэффициенты к для всего периода наблюдений составили соответственно 5.3 и 3.5, соответственно, а в зависимости от года исследований значения к варьировали от 1.5 до 7.8 в лесном ценозе и от 1.4 до 5.9 - в агроценозе, свидетельствуя о том, что температурная чувствительность почв под лесом была выше, чем в агроценозе.

Таблица 2. Эмпирические модели и температурные коэффициенты (¿¡о, отражающие взаимосвязь между интенсивностью дыхания и температурой почвы (Тп) за весь период наблюдений (1997-2006 гг.) и в отдельные годы.

Период Число Коэффициент Уравнение Коэффициент

наблюдений измерений, детерминации, линейной детерминации, <3.0

п Я2 регрессии Я2

Дерново-подзолистая почва, лесной ценоз

1997/1998 47 0.82 8.77 Тп +48.8 0.72 2.60

1998/1999 48 0.76 7.39 Тп + 32.9 0.75 2.92

1999/2000 45 0.76 7.67 Тп + 22.9 0.66 5.00

2000/2001 34 0.57 4.95 Тп + 33.2 0.45 1.98

2001/2002 47 0.60 4.78 Тп + 31.2 0.59 3.14

2002/2003 43 0.60 5.59 Тп + 44.1 0.56 2.54

2003/2004 46 0.75 7.28 Тп + 25.9 0.73 3.11

2004/2005 38 0.78 8.3Тп + 27.4 0.72 3.42

2005/2006 44 0.72 8.4 Тп +36.8 0.76 2.74

1997-2006 392 0.65 6.90 Тп + 33.0 0.58 2.92

Дерново-подзолистая почва, луговой ценоз

1997/1998 46 0.83 10.6 Тп +39.4 0.63 2.53

1998/1999 47 0.74 9.65 Тп + 24.2 0.73 2.81

1999/2000 45 0.75 10.1 Тп + 48.6 0.73 5.43

2000/2001 32 0.40 5.21 Тп + 27.5 0.34 1.90

2001/2002 47 0.46 4.69 Тп + 36.9 0.47 2.18

2002/2003 43 0.83 7.70 Тп + 25.0 0.82 2.94

2003/2004 45 0.54 9.29 Тп + 25.4 0.6 3.37

2004/2005 39 0.61 11.3 Тп + 22.2 0.61 3.14

2005/2006 44 0.61 11.7 Тп + 31.5 0.83 3.48

1997 - 2006 390 0.62 8.90 Тп + 35.7 0.59 2.98

Серая лесная почва, лесной ценоз

1997/1998 48 0.82 7.1 Тп + 43.6 0.77 2.41

1998/1999 46 0.74 6.0 Тп + 28.4 0.70 2.87

1999/2000 45 0.79 7.8 Тп +15.5 0.71 6.20

2000/2001 37 0.58 4.4Тп + 30.7 0.56 2.22

2001/2002 45 0.27 1.5 Тп + 24.7 0.34 1.72

2002/2003 39 0.73 4.3 Тп+38.9 0.61 2.31

2003/2004 41 0.54 5.4 Тп + 29.7 0.56 2.28

2004/2005 36 0.48 4.9 Тп + 32.6 0.56 2.57

2005/2006 39 0.60 7.2 Тп + 35.1 0.60 2.47

1997 - 2006 376 0.53 5.3 Тп + 31.6 0.51 2.58

Серая лесная почва, агроценоз

1997/1998 31 0.32 4.8 Тп + 38.6 0.43 2.73

1998/1999 28 пэ 1.1 Тп + 34.6 115 1.40

1999/2000 43 0.51 5.0 Тп+12.2 0.69 4.22

2000/2001 36 0.45 3.0 Тп + 12.3 0.55 2.46

2001/2002 32 пэ 0.2 Тп + 20.3 П5 1.18

2002/2003 38 0.57 4.1 Тп + 18.1 0.72 4.35

2003/2004 42 0.17 1.4 Тп + 17.0 0.27 1.85

2004/2005 37 0.48 3.6 Тп + 19.1 0.47 2.26

2005/2006 28 0.27 5.9 Тп + 22.9 0.30 1.87

1997-2006 286 0.29 3.5 Тп + 18.4 0.44 2.62

Величина температурного коэффициента (¿ю (экспоненциальная модель) также заметно варьировала в зависимости от года и сезона исследований. В дерново-подзолистой почве значения <310, рассчитанные для отдельных лет, изменялись от 1.06 до 5.43 в луговом ценозе и от 1.95 до 6.42 в лесном ценозе, в то время как за весь девятилетний период измерений они составили в этих экосистемах очень близкие величины: 2.92 и 2.98, соответственно (табл. 2). Выявлен отчетливый тренд уменьшения значений температурного коэффициента с увеличением среднелетней температуры воздуха. Для серой лесной почвы значения температурных коэффициентов в зависимости от года исследований также заметно варьировали, а за весь период наблюдений были чуть ниже, чем в дерново-слабоподзолистой почве: 2.58 и 2.62 - для лесного и лугового ценозов, соответственно.

Согласно нашим оценкам, межгодовая вариабельность значений (¿¡и для дыхания почв в различных экосистемах южно-таежной зоны составила 27-47%. Расчеты, проведенные для отдельных календарных сезонов (табл. 3), показали, что в теплый период года значения £>/» были минимальны (1.57-2.00), а в холодный - максимальны (4.51-6.46).

Таблица 3. Температурные коэффициенты £>/» для дыхания почв умеренной зоны в различные сезоны наблюдений.

Почва, ценоз Период наблюдений

Холодный Теплый | Зима | Весна | Лето | Осень

Дерново-подзолистая,

лесной ценоз Qio 4.51 2.00 2.96 3.40 1.69 2.59

п 191 201 91 102 100 99

R2 0.18 0.31 ns 0.34 0.11 0.51

Дерново-подзолистая,

луговой ценоз Qio 5.20 1.90 5.67 3.37 1.13 3.17

п 191 199 90 103 99 98

R2 0.25 0.25 ns 0.44 ns 0.49

Серая лесная,

лесной ценоз Qio 5.45 1.57 12.42 3.18 0.98 2.07

п 178 197 88 93 95 99

R2 0.24 0.14 0.14 0.33 ns 0.35

Серая лесная,

агроценоз Qio 6.46 1.43 6.25 3.27 1.07 3.13

п 113 173 49 67 81 89

R2 0.38 ns ns 0.48 ns 0.35

Полученные данные позволяют предположить, что ожидаемые изменения климата, выражающиеся в повышении температуры воздуха и почв, будут иметь неодинаковые последствия в различных климатических зонах. Так например, повышение температуры почв в тундровой зоне может привести к гораздо более заметному усилению их дыхательной активности по сравнению с почвами умеренного климата.

Для еще более детальной оценки влияния температуры и влажности почв на ИВ С02, среднесуточные значения потоков диоксида углерода были разбиты на классы по температуре (6 классов, шаг 5°С) и влажности, выраженной в % от ППВ (5 классов, шаг 20%). Значения температурных коэффициентов £?/« Для ИВ С02 рассчитывались дифференцировано с учетом средних значений в этих интервалах (табл. 4). Полученные величины ()ю для дыхательной активности дерново-подзолистой почвы варьировали от 0.72 до 7.64 в луговом ценозе, и менялись в более узких пределах - от 1.01 до 4.87 - в лесном ценозе. Как правило, значения температурного коэффициента в сходных интервалах температур повышались с увеличением влажности, а при одинаковой влажности значения Q¡o уменьшались с ростом температуры. Обнаруженная тенденция была более строгой при интервальной оценке с шагом 10°С и имела больше исключений при более узком (5°С) ранжировании данных (табл. 4).

Таблица 4. Значения температурного коэффициента (2ю для эмиссии С02 в различных температурно-влажностных интервалах.

Градации по Классы температур, °С

влажности, 0.1 5.1 10.1 15.1 <0- 5.1 10.1 15.1

% ППВ <0 -5 -10 -15 -20 10 - 15 -20 -25

Дерново-слабоподзолистая почва, Луговой ценоз <30 3.42 1.29 1.50 1.18 2.10 1.39 1.33

30-50 1.65 4.60 2.05 2.20 2.75 3.07 2.12

50-70 3.62 4.35 2.33 0.90 3.97 3.19 1.45

70-90 4.58 7.64 2.44 5.91 4.32

>90 4.27

Весь

интервал 2.72 4.62 1.72 1.69 0.72 3.55 2.82 1.71 1.11

Дерново-слабоподзолистая почва, Лесной ценоз <30 1.43

30-50 3.42 2.42 2.32 1.82 2.87 2.37 2.06

50-70 1.76 2.26 2.23 1.01 2.00 2.25 1.50

70-90 3.03 2.40 3.16 1.24 2.70 2.75 1.98

>90 2.58 4.87 1.94 1.83 3.54 3.07 1.88

Весь

интервал 2.61 3.21 2.15 1.37 2.89 2.63 1.72

Проведенные расчеты позволяют заключить, что использование температурных коэффициентов теплого периода для расчета ИВ С02 в холодное время года (а это наиболее распространенный прием, используемый исследователями для оценки зимней эмиссии), по всей вероятности приведет, к заметному завышению (в 2-4 раза) потоков С02 из почв в холодный период года и искажению реальных величин годовой эмиссии углекислого газа. И хотя, экспоненциальные модели с последующей оценкой температурного коэффициента Qw являются в настоящее время наиболее популярными среди

исследователей, их применение нельзя признать абсолютно правомерным для описания такого сложного процесса как дыхание почв. Необходимы поиск и разработка более адекватных функциональных зависимостей, связывающих скорость выделения С02 из почв и ее гидротермические характеристики.

Изменения климата, наблюдаемые в настоящее время, вызывают не только общее повышение температуры воздуха (как в глобальном, так и в региональном масштабах), но и являются причиной более частых циклов замерзания и оттаивания почв в умеренной и бореальной зонах вследствие уменьшения толщины снежного покрова (Austnes et al., 2007), а также более частых циклов увлажнения-высушивания почв летом, как следствие участившихся весенне-летних засух (Золотокрылый и др., 2007). Исследования последних десятилетий показали, что вышеупомянутые процессы вызывают резкое усиление эмиссии С02 (Christensen and Tiedje, 1990; Burton and Beauchamp, 1994; Brumme et al., 1999; Teepe et ai, 2000, 2001) и поэтому идентифицируются как существенный источник углекислого газа в атмосфере (Flessa et al., 1995; Matzner and Borken, 2008).

Лабораторные эксперименты по влиянию процессов замораживания-оттаивания почв на ИВ С02, проведенные в рамках настоящего исследования, показали, что дыхательная активность полностью замороженных почв была невысокой (0.8-4.5 мг С/м2/час) и составляла 5-20% от величины потока С02 при 10°С (рис. 10). Микробиологическая активность почв при значительно более низких температурах (-16 и -39°С) была выявлена в работах Н.С. Паникова с соавт. (Паников, Дедыш, 2000; Panikov et al., 2006) и зафиксирована при полевых наблюдениях (Zimov et al., 1993, 1996; Oechel et al., 1997; Winston etal., 1997; Замолодчиков и др., 2000; Карелин, 2006).

Рис. 10. Изменение интенсивности выделения С02 (А) и температуры буроземной почвы под лесным ценозом (Б) при разных уровнях увлажнения во время чередующихся циклов замораживания и

оттаивания.

Было найдено, что замерзание и последующее оттаивание почв инициирует значительный по величине, но непродолжительный по времени

Б rWR

всплеск эмиссии С02 (рис. 10). Он вызван как увеличением температуры почв во время оттаивания и физическим высвобождением зажатого в порах С02, так и активным потреблением микроорганизмами дополнительного количества легкодоступного органического материала, представленного клетками микробного сообщества, погибшими в результате воздействия отрицательных температур. Преимущественно биологическая природа этих всплесков была подтверждена нами в специальных экспериментах, проведенных на стерильных почвах (Jlonec де Гереню и др., 2005; Lopes de Gerenyu et al., 2007).

Усиление дыхательной активности почв, вызванное процессами замерзания-оттаивания, в значительной степени зависело от особенностей землепользования и порядкового номера цикла замерзания-оттаивания (ЦЗО). Так, после первого ЦЗО эмиссия С02 почвами составляла в среднем 35-70% от их начальной величины (при +10°С) и была существенно выше, чем после второго цикла - 19-58% от ИВ С02 при +10°С. Это обстоятельство связано с тем, что после второго ЦЗО поток С02, обусловленный разложением погибшей микробной биомассы, был значительно ниже, чем после первого акта замерзания-оттаивания. Дополнительные (экстра) потоки С02, вызванные процессами промерзания и последующего оттаивания почв, составляли 7-23% от общего количества С02, выделившегося в течение всего эксперимента (табл. 5). В лесных почвах экстра-потоки С02, после первого ЦЗО были в 2-3 раза выше, чем после второго цикла. В пахотных почвах эта разница не являлась значимой (Курганова, Типе, 2003; Kurganova et al., 2007).

Таблица 5. Суммарные и экстра С02-потоки (г С /м2/период) из изучаемых почв во время циклов замерзания оттаивания

Цикл Поток С02 Варианты опыта

Лесная Пахотная

60%ППВ 100% ППВ 60% ППВ 100% ППВ

1-й цикл Экстра-поток (после оттаивания) Суммарный поток Экстра поток/ Суммарный поток, % 1.3 7 0.81 0.70 0.25 7.00 7.34 2.73 1.47 19.6 11.1 25.5 17.2

2-й цикл Экстра-поток: до 2-го замораживания после оттаивания общий Суммарный поток Экстра поток/ Суммарный поток, % 0.23 0.32 0.14 0.08 0.56 -0.10 0.41 0.13 0.79 0.22 0.56 0.21 6.46 7.04 2.84 1.77 12.3 3.1 19.6 11.7

1-й и 2- й циклы Общий экстра-поток Суммарный поток Экстра поток/ Суммарный поток, % 2.17 1.03 1.25 0.46 13.5 14.4 5.56 3.24 16.1 7.2 22.5 14.2

Обнаружено, что суммарные и дополнительные потоки С02 за два цикла промерзания-оттаивания положительно коррелировали с общей порозностью, соотношением С/ЬГ, содержанием общего азота и углерода. Значения температурных коэффициентов характеризующих усиление эмиссии С02 в процессе оттаивания почв, в зависимости от влажности почвы и типа землепользования составляли 4.7-6.9 (Ки^апоуа, Теере, 2003). Таким образом, проведенные эксперименты показали, что часто повторяющиеся циклы промерзания-оттаивания могут внести значительные коррективы в величины сезонных и годовых потоков С02 из сезонно-промерзающих почв бореальной и умеренной зон.

Изучение влияния процессов увлажнения-высушивания на скорость выделения С02 из почв проводили путем анализа данных полевых мониторинговых наблюдений в летние сезоны 2001, 2002 и 2007 гг., когда продолжительные (несколько недель) весенние или летние засухи чередовались с периодами нормального или повышенного увлажнения. Объекты и методика этих динамических наблюдений изложены в главе 2. В 2002 и 2007 гг. сумма осадков в течение лета была меньше среднемноголетних значений в 1.8 и 2.2 раза соответственно, а интенсивность дыхания почв в луговых и лесных ценозах во время сухих периодов не превышала 67-84 мг С/м2/час, что сравнимо со значениями зимних потоков С02 из почв. В агроценозе депрессивное влияние засухи было выражено еще сильнее: средняя интенсивность дыхания почв здесь составляла всего 15-22 мг С/м2/час. Увлажнение почв после длительных периодов иссушения приводило к значительному (в 1.5-3 раза) усилению их дыхательной активности (Ларионова и др., 2010). Поскольку во время позднелетних засух наступление влажного сезона обычно сопровождалось существенным снижением температуры почвы (на 5-10°С), то действительное повышение интенсивности почвенного дыхания, вызванное увлажнением почв после их иссушения, было, по-видимому, еще более значительным. Продолжительные летние засухи 2002 и 2007 гг. обусловили и весьма низкую суммарную эмиссию С02 из почв за летний период, которая в лесных и луговых ценозах была ниже среднемноголетних значений в 1.5-2.5 раза, а в серой лесной почве под агроценозом - в 3.8-4.6 раза (рис. 11). Доля летнего сезона в засушливые годы составляла всего 25-30% от годового потока С02 из почв при среднем многолетнем 41-49%.

Рис. 11. Сравнение летних потоков С02 из почв различных

экосистем южно-

таежной зоны в засушливые годы со среднемноголетними значениями суммарной летней эмиссии С02 из почв.

Лесной ценоз | Путовой ценоз Дерново-подзолистая

Песной Агроиеноз Луговой-1 Серая лесная

И среднее 1997-2008 гг.

Проведенный анализ позволяет заключить, что весенние и летние засухи значительно снижают суммарные летние потоки С02 из почв, несмотря на значительное усиление дыхательной активности почв, индуцированное ее увлажнением после значительного иссушения. Можно предположить, что изменения климата, наблюдаемые в настоящее время и выражающиеся в общем потеплении зимних периодов, более частых засухах и неоднократно повторяющихся периодах промерзания-оттаивания почв, незначительно изменят общую величину годовых потоков С02 из почв, но приведут в конечном итоге к относительному перераспределению долевого участия отдельных сезонов в суммарной годовой эмиссии углекислого газа из почв, а именно: увеличению вклада зимних потоков С02 и уменьшению доли летнего периода.

Не менее важным экологическим фактором, оказывающим огромное влияние на интенсивность дыхания почв, наряду с температурой и влажностью, является тип растительности. Анализ данных многолетних полевых наблюдений за эмиссией С02 из дерново-слабоподзолистой и серой лесной почв показал, что вид ценоза значимо влиял на величину потоков С02 из почв одного типа. Вариабельность суммарной годовой эмиссии углекислого газа из серой лесной почвы, обусловленная типом растительности, в различные годы изменялась от 17 до 52%, при средней величине - 28%. На дерново-слабоподзолистой почве, среднемноголетняя вариабельность потоков, обусловленная типом ценоза, была заметно ниже - 16%. Различия между ценозами более отчетливо проявлялись в летний (теплый) период и были более сглажены в холодное (зимнее) время года. В то же время, в условиях южно-таежной зоны тип почвы оказывал незначительное влияние на величину годовых потоков С02: вариабельность, обусловленная этим фактором, в среднем за весь период исследований составляла 6-7%, свидетельствуя о том, что величина эмиссионных потерь С02 в южно-таежной зоне определяется в первую очередь типом ценоза.

Данные модельного эксперимента 2 по изучению влияния типа растительности на скорость выделения С02 из почв зонального ряда при различных температурно-влажностных условиях показали, что ИВ С02 из почв при 25°С (начальная скорость) широко варьировала (от 0.01-0.02 до 4-5 мкг С/г/час) в зависимости от типа почвы, вида ценоза и уровня увлажнения (рис. 12).

В почвах степной зоны (черноземы, лугово-каштановые почвы и солонцы) выделение С02 было максимальным во всем диапазоне температур при уровне влажности, соответствующем 90% ППВ, а минимальным - при 30% от ППВ уровне увлажнения. В почвах лесной зоны ИВ С02 также была минимальной при увлажнении почв, соответствующем 30% ППВ, а различия между увлажнениями 60 и 90% ППВ не были достоверно значимыми.

В пределах одного типа почв при всех уровнях влажности пахотные варианты изучаемых почв характеризовались значимо более низкими величинами ИВ С02 по сравнению с их естественными аналогами (а=0.1 %). По абсолютной величине эти различия были самыми слабыми при низких температурах (0 и 5°С) и достигали максимальных величин при 25°С. Так, в черноземах типичных дыхание пахотных почв было в 1.5-2.5 раза меньше, чем целинных: в серых лесных почвах и солонцах в 2.5-4.7 раза, а в лугово-

каштановых почвах - в 6-8 раз. Найдены тесные позитивные связи ИВ С02 из почв с содержанием Сорг, общего и минерального азота. Эти связи были более тесными и проявлялись в интервале температур от 10°С до 25°С при увлажнении 60 и 90% ППВ (11=0.64-0.84, Р<0.01). При влажности, соответствующей 30% ППВ, связь между этими показателями была менее выражена (11=0.52-0.61, Р<0.01) и проявлялась лишь при температуре 25°С. Таким образом, недостаточное увлажнение заметно лимитировало процессы деструкции ОВ почв.

Темпера-тура, °С Температура, "С

Рис. 12. Интенсивность выделения ССЬ из почв различного землепользования при различных температурах и влажности, соответствующей 60% ППВ: А -серые лесные почвы (Московская обл.); Б - чернозем типичный (Курская обл.); В - лугово-каштановая почва (Уральская обл.); Г - солонец солончаковый (Уральская обл.). Вертикальные линии обозначают доверительный интервал при а=0.1%.

Зависимость ИВ С02 из почв от температуры (Т) носила экспоненциальный характер и хорошо аппроксимировалась уравнением регрессии 1-го порядка:

In ИВ С02 — аТ + b (R2=0.86-0.99, F<0.01).

Температурные коэффициенты Q10, варьировали от 1.0 до 7.1 в зависимости от типа почвы, ценоза, уровня влажности и температурного интервала, в пределах которого они вычислялись (Jlonec де Гереню и др., 2004; Lopes de Gerenyu et al., 2004).

Наши расчеты показали, что вариабельность дыхательной активности основных типов почв зонального ряда, обусловленная типом ценоза, была минимальной в черноземах типичных и, в зависимости от температуры, составляла 31-39%. Для других типов почв она была значительно выше и изменялась от 48 до 72%. Влияние типовой принадлежности почв, оцененное

для ценозов одного вида, наиболее сильно проявлялось в агроценозах. Для них коэффициент вариабельности составил в среднем 78%. Минимальное влияние (24%) тип почвы оказывал их ДА в лесных ценозах. Таким образом, проведенный эксперимент показал, что тип растительности оказывает значительное влияние на скорость выделения С02 из почв и его необходимо учитывать, когда речь идет о средних значениях ИВ ССЬ из отдельных типов почв.

Глава 6. Оценка общего, микробного и корневого дыхания почв в наземных экосистемах России

Для того чтобы на основании данных о летних потоках С02 из почв всех экосистем, представленных в созданной нами БД «Дыхание почв России», рассчитать годовые потоки диоксида углерода, была собрана сопряженная база данных, включающая результаты круглогодичных измерений потоков С02 из почв 19 различных экосистем Евроазиатского континента. Используя эти данные, была рассчитана доля летнего сезона в годовом потоке С02 из почв (Се) и найдено, что ее величина имеет тесную обратную связь со среднегодовой температурой воздуха и адекватно описывается линейной и полиноминальной

Рис. 13. Взаимосвязь между величиной вклада летнего потока С02 в суммарный годовой поток (Сб) и среднегодовой температурой воздуха (Тв).

Среднегодовая температура воздуха Тв, °С

На основе экспериментальных данных, характеризующих летние потоки С02 из почв различных регионов (БД «Дыхание почв России») и разработанной эмпирической модели были рассчитаны величины вклада летнего потока С02 в суммарный годовой поток для почв всех 415 экосистем, представленных в БД. Суммарные годовые потоки диоксида углерода из почв (АР) оценивались согласно следующему уравнению:

АР=РБ-100/С5 (4),

где: АР - годовой поток С02 из почв отдельных экосистем (г С/м2/год); Рэ -поток С02 из почвы за летний период (июнь-август, г С/м2/лето); Сб - величина вклада летнего потока С02 в суммарный годовой поток (%).

В наших дальнейших расчетах мы использовали полиноминальную модель, как наиболее точно описывающую обнаруженную закономерность.

Годовые потоки С02 из почв Российской Федерации, рассчитанные с использованием описанного выше алгоритма, изменялись в очень широких пределах: от 4 г С/м2/год в рекультивированных тундровых почвах до 1933 г С/м2/год - в черноземах мицелярно-карбонатных (Ставропольский край) и зависели от типа почв и категории землепользования. Среднее и медианное значения суммарной годовой эмиссии С03 из почв Российской Федерации составили 448 и 385 г С/м2/год, соответственно.

В рамках диссертационного исследования была разработана новая методология оценки почвенного дыхания, основное отличие которой состояло в применении дифференцированного подхода, включающего учет природно-климатических зон и категорий землепользования при подсчете общего, корневого и микробного дыхания почвенных разностей. Новый методологический подход стал возможен на основе применения геоинформационного анализа, позволяющего наложить друг на друга Почвенную карту РСФСР, 1:2.5 млн. (Фридланд, 1988), Карту категорий земель СССР 1:4 млн. (Январева, 1989) и Карту растительности СССР, 1:4 млн. (Исаченко, 1990), и рассчитать: (1) площади почв, относящихся к четырем категориям землепользования (леса, луга+пастбища, сельскохозяйственные угодья, заболоченные земли), для каждой из шести основных биоклиматических зонах (полярные пустыни, тундра, северная, средняя и южная тайга, леса умеренного пояса, степи, полупустыни); (2) средневзвешенные значения общего и микробного дыхания почв, с учетом доли различных категорий земель в пределах одного почвенного типа, находящегося в разных биоклиматических зонах.

Для расчета средневзвешенных значений общего и микробного дыхания почв было использовано следующее уравнение:

Л/7," =/АР} ■ Р/+ gAP¡ ■ Pg + сАР, • Рс+ъ>АР, ■ Рм> (5),

где: АР" - средневзвешенное значение годового потока С02 (ЛР) для индивидуального почвенного типа; /АР„ Р„ сАр1 и \vAFf - значения АБ из индивидуальных почвенных типов соответственно под лесной, луговой, сельскохозяйственной растительностью и на заболоченных землях; Р/, Pg, Рс и Р\ч — доли вышеперечисленных категорий земель в пределах одного почвенного типа.

С целью дифференцированной оценки вклада микробного дыхания в общий поток С02 из почв были собраны все доступные литературные данные, сообщающие о долевом участии корневого дыхания в общее дыхание почв (Ки^апога, 2003). Имеющиеся данные были объединены в пять различных групп и соответствовали следующим категориям земель: тундра, леса северной и южной тайги, луга и агроценозы. После процедуры выбраковки данных (были оставлены значения, ограниченные квантилями х0.ю и х0.90), мы рассчитали некоторые статистические параметры, характеризующие долю корневого дыхания в общем потоке С02 из почв, принадлежащим к пяти различным категориям земель (табл. 6).

Таблица 6. Доля корневого дыхания (Скд) в общем потоке С02 из почв, относящихся к различным категориям земель.

Категория земель Число исследований Доля корневого дыхания, %

Средняя Медиана Минимум Максимум

Тундра 5 63 70 33 90

Северная тайга 6 72 80 43 90

Южная тайга 60 48 49 20 90

Луга 16 45 40 25 80

Агроценозы 10 38 34 16 75

Расчет микробного и корневого дыхания различных типов почв с учетом вышеупомянутых категорий земель, производили согласно следующим уравнениям:

АЕкд = АР • Скд/ЮО (6)

АРмд = АБ • Смд/ЮО (7),

где: АРкд и АРМд - корневое и микробное дыхание в отдельных типах почв; АР - общий поток СО2 из той же почвы, (г С/м2/год; рассчитан согласно полиноминальной модели); Скд и Смд = 100 - Скд - медианные значения доли корневого и микробного дыхания в общем потоке С02 из почв, %.

На основе наших расчетов были получены средневзвешенные значения общего, микробного и корневого дыхания из 54 типов почв (Киг§апоуа, 2003). Для остальных 82 почвенных типов, содержащихся в легенде почвенной карты (Фридланд, 1988), экспериментальные данные отсутствовали. Они были получены нами путем аппроксимации имеющихся значений для других почвенных типов с учетом общности генезиса, гидротермического режима и территориальной близости этих почв.

Общее дыхание почв и его основные компоненты на территории Российской Федерации рассчитывались на основе средневзвешенных значений этих показателей для каждого типа почв и соответствующих площадей. Было найдено, что общее, микробное и корневое дыхание в почвах Российской Федерации составляет соответственно 5.67, 2.78 и 2.89 Гт С/год. Другими словами, приблизительно половина общего потока С02 из почв наземных экосистем России образуется за счет микробного дыхания почв (Ки^апоуа, 2003; Кудеяров, Курганова, 2005).

На основе Почвенной карты РСФСР и полученных значений общего, корневого и микробного потоков С02 из отдельных почвенных типов, составляющих легенду этой карты, была создана серия карт «Дыхание почв России» (рис. 14-16; Кш^апоча, 2003) и рассчитаны средневзвешенные общие и микробные потоки С02 из почв различных категорий землепользования в различных биоклиматических зонах (таблицы 7, 8). Анализ полученных данных позволил заключить, что самая высокая интенсивность микробного дыхания

характерна для лугов умеренного пояса (308 г С/м2/год), сельскохозяйственных угодий и лесов степной зоны (соответственно 364 и 292 г С/м2/год).

Таблица 7. Средневзвешенные значения микробного дыхания почв различного землепользования в основных биоклиматических зонах (г С/м2/год).

Биоклиматическая зона С/х угодья Леса Луга Заболоченные земли Общее среднее

Полярная пустыня 4.5 4.5

Тундра 101 92 71 80 73

Северная тайга 106 98 111 83 96

Средняя тайга 173 165 152 138 160

Южная тайга 273 255 280 242 257

Леса умерен, пояса 265 282 308 248 275

Степи 364 292 273 211 345

Полупустыни 228 270 185 163 209

Средневзвешенное по классам землепользования 307 173 121 128 171

Таблица 8. Микробный годовой поток С02 (числитель, Мт С/год) из почв, относящихся к различным категориям земель и биоклиматическим зонам, и соответствующие площади ('знаменатель, млн. га).

Категории земель

Биоклиматическая С/х Леса Заболочен- Луга и Сумма % от

зона угодья ные земли пасбища суммы

Тундра 11 м 21 Ш 195 м

3 4 46 212 270 16.6

Северная тайга 23 138 50 32 222 м

2 141 60 29 233 14.3

Средняя тайга 31 752 107 202 1092 39.2

18 455 77 132 682 41.8

Южная тайга 100 322 81 40 543 19.5

37 127 34 14 211 13.0

Леса умеренного 76 24 2 14 166 6.0

пояса 29 26 1 4 60 3.7

Степи 423 27 25 59 512 18.4

116 9 1 22 148 9.1

Полупустыни 27 3.5 05 22 53 1.9

12 1 0.01 12 25 1.5

Сумма 661 1321 281 520 2783 100

216 764 220 430 1629 100

% от суммы 23.8 47.5 10.1 18.6 100

13.3 46.9 13.5 26.3 100

Рис.14, Карта общего годового дыхания почв на территории России.

Рис.15. Карта микробного дыхания почв на территории России.

о-го 20 ■»

; 2 50 -100 100 -200 200 300 300 -400

|_ 400 -400

600 «00

Рис. 16. Карта корневого дыхания почв на территории России.

Проведенные расчеты показали, что микробное дыхание почв, занятых лесной растительностью, составляет примерно половину общего почвенного потока С02 на территории Российской Федерации (табл.8). На долю сельскохозяйственных, луговых и заболоченных земель приходится соответственно 1/4, 1/5 и 1/10 части. Самый высокий вклад в величину общего микробного дыхания в почвах России вносят леса средней тайги (27%), сельскохозяйственные земли степной зоны (15%) и лесные территории южнотаежной зоны (11%).

Необходимо подчеркнуть, что полученные оценки потоков С02 из почв Российской Федерации относятся к 1990 г., который является базовым для стран-участниц Киотского протокола, поскольку они строились на анализе литературных данных, большая часть которых была получена в 1950-1990 гг. прошлого столетия, а используемые карты (почвенная, землепользования и растительности) относятся к 1988-1990 гг. Неопределенности полученных значений общего, микробного и корневого дыхания почв наземных экосистем России велики и составляют не менее 50% (Nilsson el al., 2000). Они обусловлены, главным образом, временной и пространственной неравномерностью полевых измерений эмиссии С02 из почв Российской Федерации, недостатком экспериментальных данных в северных и горных территориях, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, а также весьма ограниченными данными по ИВ С02 из почв за пределами вегетационного сезона. Для получения более точных оценок суммарной эмиссии С02 из почв России и ее отдельных составляющих, необходимы прежде всего дополнительные полевые исследования и обновленные карты землепользования, поскольку соотношение различных категорий земель в Российской Федерации кардинальным образом изменились в начале 90-х гг. прошлого столетия.

Глава 7. Баланс углерода в залежных экосистемах умеренной зоны и на территории Российской Федерации

Геоботанические исследования, проведенные в залежных (пост-агрогенных) экосистемах показали, что после выведения почв из сельскохозяйственного использования в течение 5-10 лет происходило направленное изменение видового состава травостоя фитоценозов от сорных растений к преимущественно луговым (Курганова и др., 2007; Kurganova et al., 2008). Во всех изученных залежных экосистемах Московской области ассимиляция углерода растительностью превышала потери углерода из почв за счет эмиссии С02 в атмосферу. Величина этого превышения (стока) определялась возрастом залежи, типом растительности и погодными условиями года исследований. В 2004 году, основные метеорологические характеристики которого были близки к среднемноголетним, средняя величина стока углерода в залежных экосистемах составила 302±164 г С/м2/год. В 2007 году, который выдался экстремально засушливым, все исследуемые залежные экосистемы также выступали стоком углекислого газа атмосферы и величина их углеродного баланса в зависимости от возраста залежи изменялась от 116 до 392 г С/м2/год (рис. 17), в среднем составляя 233±48 г С/м2/год (Курганова и др., 2007; Kurganova et al., 2008).

1200 1000 800 £00 с 400 ! 200 \ о • -200 400 -С00 -800 -1000

Возраст заложи 10 25

800 «00 400 200 О -200 ■400

-too -800

Возраст залежи 13 (некое.) 13 (косим.) 28

-»-ЧПЛ -О-ОДП -а-МД -*-ЧЭП

Рис. 17. Углеродный баланс и его основные компоненты в залежных экосистемах различного возраста на серых лесных почвах в 2004 (А) и 2007 (Б) гг.

Предварительные расчеты, сделанные нами на основе собственных полевых исследований и немногочисленных литературных данных (Belleli Marchezini et al, 2007), показали, что средняя величина стока углерода в залежных экосистемах в первые 15 лет восстановления составляла 245±73 г С/м2/год. В пересчете на всю территорию Российской Федерации дополнительное связывание углерода атмосферы в залежных экосистемах в 1990-2006 годах оценивается приблизительно в 1093±326 Мт С (для площади 30.2 млн. га) или 74±22 Мт С/год. Таким образом, можно заключить, что залужение малоплодородных пахотных почв может быть хорошей альтернативой лесоразведению с целью дополнительного связывания углерода и поможет решить задачи, стоящие перед Россией в свете выполнения требований Киотского протокола. Согласно оценкам, полученным в рамках Европейского лесного проекта (EUROFLUX), величины стока углерода в лесных экосистемах Европы, имеющих возраст от 7 до 30 лет, составляют 100-670 г С/м2/год" (Valentini et al, 2000) и являются довольно близкими к полученным нами величинам углеродного стока в экосистемах залежей. Результаты, полученные в рамках Европейского проекта по изучению баланса парниковых газов в луговых экосистемах Европы (GreenGrass Project) с применением современного метода пульсационных измерений, показали, что обследованные луга, расположенные в 10 различных Европейских странах, также выступали стоком углерода, величина которого варьировала от 50 до 550 г С/м2/год в зависимости от географического положения, режима использования и возраста лугового ценоза (Soussana et al, 2004).

В последние годы территория нашей страны и оценка ее углеродного баланса все чаще привлекает внимание исследователей, поскольку, благодаря огромной площади, Россия играет значительную роль в глобальном цикле углерода. Базовые (относящиеся к 1990 г.) оценки основных компонентов углеродного баланса РФ составляют 4.41 и 2.78 Гт С/год для ЧПП (Воронин и др., 1995) и МД (Kurganova, 2003; Кудеяров, Курганова, 2005), соответственно. Антропогенная эмиссия С02 на территории РФ в 2002-2006 г. оценивается величиной 0.80 Гт С/год (Kudeyarov et al., 2009; Kurganova et al., 2010). Современный баланс углерода (в 2005-2006 гг.) на территории России, рассчитанный с учетом приведенных величин и дополнительного стока углерода, обусловленного изменениями в системе землепользования России

после 1990 г., составляет 0.90 Гт С/год или около 1/3 современного глобального стока углерода в наземные экосистемы планеты, который, в соответствии с различными оценками, варьирует от 2.1 до 2.7 Гт С/год (Ito el al., 2003; http://www.globalcarbonpwsect.org/carbonbudget). Неопределенность величины углеродного баланса на территории России составляет не менее 50%, поскольку оценки основных потоков С, формирующих его, имеют неопределенности от 5 до 40% (Nílsson et al., 2000). Дополнительный сток углерода, обусловленный изменениями в сельском хозяйстве (74 Мт С/год), способен компенсировать около 70% современного уровня эмиссии С02 в сельскохозяйственном секторе нашей страны (108 Мт С/год) и около 20% - в индустриальном (409 Мт С/год).

Глава 8. Изменение запасов углерода в почвах России вследствие изменения системы землепользования в 1990-2005 гг.

Наши расчеты показали, что скорость аккумуляции углерода в бывшем пахотном слое (0-20 см) варьировала в широких пределах: от 42 до 279 г С/м2/год, в среднем составляя 99±14 г С/м2/год. Темпы накопления углерода зависели от типовой принадлежности почв и длительности периода, в течение которого почвы не обрабатывались (табл. 9).

Таблица 9. Средние скорости накопления углерода (±SE, г С/ м2/год) в основных типах почв РФ в зависимости от возраста залежи (слой 0-20 см).

Возраст залежи, лет Тип почвы Весь ряд почв

Дерново-подзолистая Серая лесная Чернозем Каштановая

1-15 131 ± 13 134 ±36 175 ±52 66 ±24 132 ± 21

15-30 46 ±7 67 ±11 89 ±30 - 67 ±9

1-77 97 ±22 102 ±23 109 ±32 - 99 ±14

Как правило, темпы аккумуляции Сорг были выше в первые годы восстановления (1-15 лет) и заметно снижалась, когда период времени, в течение которого почвы не обрабатывались, составлял несколько десятков лет. Было найдено, что отрицательная логарифмическая функция удовлетворительно описывает зависимость скорости накопления углерода в почвах от длительности периода их восстановления, как для каждого типа почв в отдельности, так и для их совокупности (табл. 10).

Почвенное органическое вещество (ПОВ) включает в себя множество различных компонентов (пулов), отличающихся по их доступности к разложению (Six et ai, 2002). Считается, что наиболее важным показателем устойчивого функционирования экосистемы является не столько количество (запас) углерода в почве, сколько время его пребывания в составе ПОВ или какого-либо из его пулов (Six and Jastrow, 2002). На примере черноземов обыкновенных и серых лесных почв было показано, что выведение почв из сельскохозяйственного производства привело к усилению дыхательной активности, увеличению содержания микробного углерода и его доли в составе

общего пула Сорг залежных почв по сравнению с пахотными (Курганова и др., 2006; Kurganova et al., 2007). Кроме того, в черноземах обыкновенных возросло содержание трудноминерализуемой (более стабильной) фракции в составе ПОВ: от 20.6 мг С/г почвы на пашне до 28.6 мг С/г почвы - в 77-летней залежи, а время ее пребывания в составе ПОВ увеличилось в 1.9-2.2 раза (Lopes de Gerenyu et al., 2008; Лопес de Гереню и др., 2009). Проведенные исследования позволили заключить, что при выведении пахотных черноземов из сельскохозяйственного производства накопление углерода в бывшем пахотном горизонте происходило, главным образом, за счет увеличения содержания наиболее стабильных фракций в ПОВ.

Таблица 10. Логарифмические модели для расчета скорости накопления углерода (слой 0-20 см) в зависимости от возраста залежи, А (* - модель значима при Б<0,01; пб- модель не значима).

Возраст Тип почвы Весь ряд

залежи, Дерново- Серая Чернозем Каштановая почв

лет подзолистая лесная

Модель -541аР + 238 -601пР+ 261 -70IilP+317 -171пР+ 111 -53in/>+250

п 5 10 18 6 41

R2 0.89* 0.74* 0.71* 0.2 Г5 0.63*

Расчеты величины общего накопления углерода в бывших пахотных почвах России, проведенные с применением различных подходов, показали (табл. 11), что в зависимости от метода расчета общая величина накопления Сорг в почвах России за период 1990-2005 гг. оценивается от 196 до 319 Мт С, а неопределенность оценок, вызванная разной методологией подсчета невысока и составляет приблизительно 8%.

Таблица 14. Оценки общего накопления углерода (млн. т) в почвах Российской Федерации в 1990-2005 гг. с использованием разных подходов.

Подход Аппроксимация Почвенно-геоинформационный Модельный

Общий Равные доли Дифференцированный 292 - 202 274 319 215 241 276 196

Если допустить, что по своей обоснованности используемые методы расчета равнозначны, то оценка среднего накопления углерода в почвах России составляет 252±32 Мт С (а=5%) для площади 14.8 млн. га. Эта величина очень близка к последней оценке, представленной в работе А.А Романовской (2008) и составляющей 248 Мт С за тот же период (модель РиМС), но полученной для площади почти в 2 раза большей (27.9 млн. га). Важно отметить, что органическое вещество, накопленное в залежных почвах, формирует чистую

биомную продукцию экосистем (ЧБП) и представляет собой долговременный резервуар углерода, время пребывания в котором на порядок выше, чем в «лесах Киото».

Проведенные расчеты показали также, что к 2005 г. увеличение запасов органического вещества в бывшем пахотном слое произошло на 1.7-2.8% по сравнению с началом 90-х годов прошлого столетия. В целом же, величина секвестра углерода за счет исключения земель из сельскохозяйственного пользования, в среднем составляющая 17±2 МтС в год, является весьма ощутимой, и ее целесообразно учитывать в Национальных сообщениях России Секретариату Рамочной конвенции ООН по климатическим изменениям.

Выводы

1. На основе непрерывных 11 -летних мониторинговых наблюдений за эмиссией С02 впервые получены оценки сезонных и годовых потоков С02 из почв южно-таежной зоны и рассчитана их межгодовая вариабельность. В зависимости от типа растительности среднемноголетние годовые потоки С02 из дерново-подзолистой и серой лесной почв изменялись от 381±78 до 809±100 г С/м2/год, а их межгодовая вариабельность составляла 13-21% для почв естественных экосистем и 33-37% - для почвы агроценоза.

2. Разработаны эмпирические модели, описывающие взаимосвязь между величиной суммарной годовой эмиссии С02 из почв различных экосистем южно-таежной зоны и количеством осадков за весенне-летний период. Показано, что в условиях южно-таежной зоны основным фактором, определяющим и контролирующим величины годовых потоков С02 из почв, является сумма осадков за период весна+лето.

3. Температура почвы является основным предиктором среднесуточных и среднемесячных потоков С02 из почв. Коэффициенты эмпирических моделей (линейных и экспоненциальных), описывающих взаимосвязь между скоростью выделения С02 и температурой почвы, зависели от временных, температурных и влажностных интервалов, внутри которых проводился расчет. Межгодовая вариабельность температурных коэффициентов (^ю для дыхания почв в различных экосистемах южно-таежной зоны составляла 27-47%.

4. Выделение С02 из сезонно-промерзающих почв южно-таежной зоны не прекращалось в зимнее время года и в полностью промерзшей почве. Эмиссия С02 в холодный период (ноябрь-апрель) составляла существенную часть в суммарном годовом потоке С02 из почв южно-таежной зоны и она должна учитываться при оценке суммарных годовых потоков С02 из почв.

Часто повторяющиеся циклы промерзания-оттаивания почв, имеющие место в условиях бореальной и умеренной зон, могут внести значительные коррективы в величины сезонных и годовых потоков С02 из почв, особенно при современных изменениях климата.

6. Наиболее стабильным показателем, характеризующим особенности эмиссии С02 из почв, являлся вклад суммарной летней эмиссии в годовой поток С02 из почв, что позволяет рекомендовать использовать этот показатель для расчета годовых потоков углекислого газа из почв. Обнаружена тесная негативная связь межу величиной вклада летнего периода в годовой поток С02 и среднегодовой температурой воздуха.

7. Тип растительности значимо влиял на величину эмиссии С02 из почв одного типа. Вариабельность интенсивности выделения С02 из различных типов почв Европейской части России, обусловленная особенностями землепользования, составляла от 28% (данные многолетних мониторинговых наблюдений) до 36-62% (данные модельных экспериментов). Влияние типа землепользования сказывалось как на абсолютной величине потоков С02 из почв (суточных, месячных, сезонных), так и на их перераспределении между отдельными сезонами года. Для адекватной характеристики потоков С02 из почв более корректно использовать не простое (арифметическое) среднее, а средневзвешенные значения, учитывающие пропорции различных категорий земель в пределах одного почвенного типа.

8. Общее, микробное и корневое дыхание почв на территории Российской Федерации составляет соответственно 5.67, 2.78 и 2.89 Гт С/год. Полученные оценки относятся к 1990 г. и базируются на использовании дифференцированной методологии расчета, результатах собственных многолетних мониторинговых наблюдений, анализе литературных данных, модельном и геоинформационном подходах.

9. Бывшие пахотные почвы после 4-5 лет залежного развития являются устойчивым стоком диоксида углерода атмосферы. Для всей территории Российской Федерации дополнительный сток С02 атмосферы вследствие перехода бывших пахотных угодий в залежные земли составил 74±22 Мт С/год, что может компенсировать около 70% современной эмиссии С02 в сельскохозяйственном секторе, около 20% - в индустриальном. Залужение малоплодородных пахотных почв является хорошей альтернативой лесоразведению с целью дополнительного связывания углерода.

10. Современный баланс углерода на территории России на момент 2005-2006 гг. оценивается приблизительно 0.9 Гт С/год, свидетельствуя в пользу того, что Россия выступает абсолютным стоком диоксида углерода атмосферы. Неопределенность данной оценки высока и составляет не менее 50%.

11. При выведении почв из сельскохозяйственного использования, как правило, происходит увеличение запасов углерода в почвенном профиле. Темпы накопления углерода в почвах зависят от их типовой принадлежности, длительности периода восстановления и мощности слоя, для которого производилась оценка скорости С-аккумуляции. Наиболее высокие скорости накопления углерода характерны для первых 10-15 лет восстановления почв.

12. Дополнительное накопление углерода в почвах Российской Федерации в результате изменения системы землепользования в России в 1990-2005 гг. составило 252±32 Мт С. Величина секвестра углерода за счет исключения земель из сельскохозяйственного пользования, в среднем составляющая 17±2 Мт С в год, является весьма ощутимой, и ее целесообразно учитывать в Национальных сообщениях России Секретариату Рамочной конвенции ООН по климатическим изменениям.

Список принятых сокращений:

Сорг - органический углерод;

ЧПП - чистая первичная продукция;

ЧЭП - чистая экосистемная продукция;

ЧБП - чистая биомная продукция;

ПОВ - почвенное органическое вещество;

ОДП - общее дыхание почвы;

МД и КД - микробное и корневое дыхание;

ИВ С02 - интенсивность выделения С02 из почв;

ДА - дыхательная активность;

ППВ - полная полевая влагоемкость;

Тп - температура почвы;

Wn - влажность почвы;

Тп - температура почвы;

Тв - температура воздуха;

ЦЗО - цикл замораживания- оттаивания;

STD - стандартное отклонение:

SE - стандартная ошибка;

ДИ -доверительный интервал;

R2 - коэффициент детерминации;

R - коэффициент корреляции;

п - число повторностей в эксперименте;

CV - коэффициент вариабельности, %

F - уровень достоверности;

а - уровень значимости, %;

ЦЗО - цикл замерзания-оттаивания;

AF - суммарные годовые потоки диоксида углерода;

Cs - доля летнего сезона в годовом потоке С02 из почв;

Fs - суммарный почвенный поток С02 за летний период (июнь-август);

Мт-мегатонна (1012 г); Гт-гига тонна (1015г).

Список основных публикаций по теме диссертации:*

1. Курганова И.Н., Кудеяров В.Н. Оценка потоков диоксида in почв таежной зоны России. Почвоведение. 1998. №9. С. 1058-1070.

2. Kudeyarov V.N., Kurganova I.N. Carbon dioxide emission and net primary production of Russian terrestrial ecosystems. Biol. Fertil. Soils. 1998. Vol. 27. P. 246-250.

3. Jlonec be Гереню B.O., Курганова И.Н., Розанова JI.H., Кудеяров В.Н. Годовые потоки диоксида углерода из некоторых почв южно-таежной зоны России. Почвоведение. 2001. №9. С. 1045-1059.

4. Lopes de Gerenyu V., Kurganova I., Sapronov D. Carbon dioxide fluxes from arable soils as affected by temperature and moisture. Proceedings of I World Congress on Conservation Agriculture, Madrid, 1-5 October 2001. Vol. 2. P. 109-113.

5. Kurganova I, Lopes de Gerenyu V., Sapronov D. C02 Emissions from Russian South-taiga soils as affected by temperature and land use. Extended Abstracts of 6-th International Carbon Dioxide Conference, Sendai, Japan, October 1-5, 2001. P. 540543.

6. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В. О., Ларионова А.А. Мониторинг эмиссии С02 из лесных почв Южного Подмосковья. Материалы совещания "Лесные стационарные исследования: методы, результаты перспективы", Москва, 18-20 сентября 2001. С. 362-365.

7. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Розанова Л.Н., Сапронов Д.В., Мякшина Т.Н., Кудеяров В.Н. Оценка эмиссии диоксида углерода из пахотных серых лесных почв. Агрохимия. 2002. № 9. С. 52-57.

8. Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O., Rozanova L.N., Sapronov D.V., Myakshina T.N., Kudeyarov V.N. Annual and seasonal C02 fluxes from Russian southern taiga soils. Tellus 55B. 2003. P. 338-344.

9. Larionova A.A., Rozanova L.N., Yevdokimov I. V., Yermolayev A.M., Kurganova I.N. and Blagodatsky S.A. Land use change and management effects on carbon sequestration in soils of Russia's south-taiga zone. Tellus 55B. 2003. P. 331-337.

10. Курганова И.Н., Типе P. Влияние процессов замерзания-оттаивания на дыхательную активность почв. Почвоведение. 2003. № 9. С. 1095-1105.

11.Ларионова А.А., Евдокимов И.В., Курганова И.Н., Сапронов Д.В., Кузнецова Л.Г., Лопес де Гереню В.О. Дыхание корней и его вклад в эмиссию С02 из почвы. Почвоведение. 2003. № 2. С. 183-194.

12.Lopes de Gerenyu V.O., Kurganova I.N., Sapronov D.V. Carbon dioxide fluxes from arable soils as affected by temperature and moisture. Conservation Agriculture: Environment, Farmers experiences, Innovations, Socio Economy, Policy. Kluwer Academic Publisher, Nitherlands. 2003. P. 355-359.

13. Kurganova /., R. Teepe, V. Lopes de Gerenyu, N. Loftfield Gaseous carbon and nitrogen Losses from agricultural soils induced by freeze-thaw processes. Practical Solutions for Managing Optimum С and N Content in Agricultural Soils - II", Czech University of Agriculture, Prague. 2003. P. 233-242.

14. Kurganova I.N. Carbon dioxide emission from soils of Russian terrestrial ecosystems. Interim Report, IR-02-070. 2003. IIASA, Laxenburg, Austria, (web: www.iiasa.ac.at) 64p.

15. Kurganova I.N., Rozanova L.N., Myakshina T.N., Kudeyarov V.N. Monitoring of COj emission from soils of different ecosystems in Southern part of Moscow region: data

Жирным шрифтом выделены публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК России для публикации результатов диссертационных работ

base analyses of long-term field observations. Eurasian Soil Science. 2004. Vol. 37, Supplement 1. P. 74-78.

ХЬ.Благодатский A.C., Курганова И.Н., Кудеяров В.Н. Годовая эмиссия и баланс С02 в почвах лесных и луговых экосистем Приокско-Террасного заповедника. Вестник МГУ, сер. Биология. 2004. № 1. 32-37.

17.Понес де Гереню В.О., Курганова И.Н., Типе Р., Лофтфильд Н. Влияние процессов замораживания - оттаивания на эмиссию парниковых газов из пахотной буроземной почвы. Агрохимия. 2004. № 2, С. 23-30.

18.Курганова И.Н., Розанова Л.Н., Федченко Ю.Ю., Jlonec де Гереню В.О. Влияние температуры на скорость выделения С02 из основных типов почв Европейской части России. Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии: сб. статей под ред. акад. Н.П. Лаверов. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 2004. 92-97.

19. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Розанова Л.Н., Мякшина Т.Н., Сапронов Д.В., Кудеяров В.Н. Мониторинг эмиссии С02 из почв различных экосистем южного Подмосковья: анализ данных многолетних полевых наблюдений. Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии: сб.статей под ред. акад. Н.П. Лаверов. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 2004. 87-92.

20.Ларионова А.А., Евдокимов И.В., Курганова И.Н., Сапронов Д.В., Лопес де Гереню В.О. Вклад корней и микроорганизмов в эмиссию С02 из серой лесной и дерново-подзолистой почв. Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии: сб. статей под ред. акад. Н.П. Лаверова, ОНТИ НЦБИ Пущино. 2004. С. 112-117.

21. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Кудеяров В.Н. Оценка потоков углерода из почв лесной зоны России: мониторинговые наблюдения, методология, моделирование. Материачы IV съезда ДОП, Новосибирск. 2004. Книга 1. С. 356358.

22.Kurganova I.N., Lopes de Cerenyu V.O., Kudeyarov V.N., ShvidenkoA. Z. Assessment of annual C02 fluxes from soils in forest zone of Russia: Data base analysis, monitoring, modelling, methodology. CD-ROM Proceeding of Eurosoil Congress, Freiburg. Germany: 2004. P. 225-234.

23. Кудеяров B.H., Курганова И.Н. Дыхание почв России: анализ базы данных, многолетний мониторинг, моделирование, общие оценки. Почвоведение. 2005. N9. С. 1112-1121.

24. Lopes de Gerenyu V.O., Kurganova I.N., Rozanova L.N., Kudeyarov V.N. Effect of temperature and moisture content on C02 evolution rate of cultivated Phaeozem: analyses of long-term field experiment. Plant, Soil and Environment. 2005. Vol. 51. N5. P. 213-219.

25.Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Розанова Л.Н., Сапронов Д.В., Мякшина Т.Н., Кудеяров В.Н. Углерод в почвах лесных и луговых экосистем Приокско-Террасного Биосферного Заповедника: запасы, эмиссионные потери, баланс. Экосистемы Приокско-Террасного Биосферного Заповедника: Сб. научи, тр., Пущино. ОНТИ ПНЦ РАН. 2005. С. 9-18.

26. Лопес де Гереню В.О., Курганова И.Н., Замолодчиков Д.Г., Кудеяров В.Н. Методы количественной оценки потоков диоксида углерода из почв. Методы исследований органического вещества почв: Сб. статей, Владимир. 2005. С. 408425.

27. Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O. Empirical models of carbon fluxes from forest and grassland soils of Russian sub-boreal zone. Proceedings of the Fifth European

Conference on Ecological Modelling, Pushchino, Russia, September 19-23, 2005. P. 106-107.

28. Курганова И.Н., Ермолаев A.M., Jlonec де Гереню В.О., Ларионова А.А., Сапронов Д.В., Келлер Т., Ланге 111., Розанова Л.Н., Лично В.И., Мякшина Т.Н., Кузяков Я.В., Романенков В.А. Потоки и пулы углерода в залежных землях Подмосковья. Почвенные процессы и пространственно-временная организагры почв: Сб. научных трудов под ред. В.Н. Кудеярова, М.: Наука. 2006. С. 271-284.

29. Потоки и пулы углерода в наземных экосистемах России / В.Н. Кудеяров, Г.А. Заварзин, С.А. Благодатский, А.В. Борисов, П.Ю. Воронин, В.А. Демкин, Т.С. Демкина, И.В. Евдокимов, Д.Г. Замолодчиков, Д.В. Карелин, А.С. Комаров, И.Н. Курганова, А.А. Ларионова, В.О. Лопес de Гереню, A.M. Уткин, О.Г. Чертов II отв. ред. Г.А. Заварзин М.: Наука, 2007. 315 с.

30.Курганова И.Н., Ермолаев A.M., Лопес de Гереню В.О., Ларионова А.А., Келлер Т., Ланге Ш., Кузяков Я.В. Баланс углерода в залежных землях Подмосковья. Почвоведение. 2007. № 1. 60-68.

h\.Kurganova I, Teepe R., Loftfield N. Influence of freeze-thaw events on carbon dioxide emission from soil at different moisture and land use. Carbon Balance and Management. 2007. 2:2. P. 1-9.

32. Курганова И.Н. , Лопес де Гереню В.О., Розанова Л.Н, Мякшина Т.Н., Сапронов Д.В., Кудеяров В.Н. Многолетний мониторинг эмиссии С02 из дерново-подзолистой почвы: анализ влияния гидротермических условий и землепользования. Проблемы экологического мониторинга и мodeлupoвaнuя экосистем. Прод. издание, Том XXI. Санкт- Петербург, Гидрометеоиздат. 2007. С. 23-44.

33.Kurganova I, Lopes de Gerenyu К, Siikhanova N., Kerimzade V. Carbon pools and respiratory activity of the former arable lands in Russian Federation. Proceeding of International Symposium "Organic matter dynamics in agro-ecosyslems" Poitiers, France, 16-19 July 2007. P. 245-246.

34. Lopes de Gerenyu V., Kurganova I. C02 emission from agricultural soils of Russian Federation: total estimations, interannual variability and effect of soil temperature. Proceeding of International Symposium "Organic matter dynamics in agro-ecosystems " Poitiers, France, 16-19 July 2007. P. 121-122.

35. Курганова И.Н., Кудеяров B.H., Лопес де Гереню В.О. Баланс и эмиссия С02 из почв Российской Федерации: мониторинг, методология, общие оценки. Материаш Международной научно-практической конференции «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации, прогнозирования», Астрахань, 20-25 августа 2007, часть 1. 139-140.

36. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Мякшина Т.Н., Сапронов Д.В. Кудеяров В.Н. Оценка газообразных потерь углерода из почв агроэкосистем Российской Федерации. Труды IV Всероссийской научной конференции «Гуминовые вещества в биосфере», Санкт-Петербург. 2007. С. 54-57.

hi. Давыдова А.Ю., Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Мякшина Т.Н., Квасова A.M., Личко В.И., Ермолаев A.M., Сапронов Д.В., Розанова Л.Н. Баланс углерода в залежных экосистемах различного возраста. Труды IV Всероссийской научной конференции «Гуминовые вещества в биосфере», Санкт-Петербург. 2007. С. 233236.

38. Квасова A.M., Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Давыдова А.Ю., Гультяева Е.М. Влияние землепользования на гумусное состояние и дыхательную активность серых лесных почв. Труды IV Всероссийской научной конференции «Гуминовые вещества в биосфере». Санкт-Петербург, 2007. С. 260-264.

39. Суханова Н.И., Курганова И.Н., Jlonec де Гереню В.О., Керимзаде В. Изменение содержания органического углерода и дыхательной активности чернозема обыкновенного под влиянием зарастания естественной растительностью. Труды IV Всероссийской научной конференции «Гуминовые вещества в биосфере», Санкт-Петербург. 2007. С. 310-314.

40.Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O. Assessment of changes in soil organic carbon storage in soils of Russia, 1990-2020. Eurasian Soil Sci. 2008. Supplement. Vol. 41. N 13. P. 1371-1377.

41.Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O., Myakshina T.N., Sapronov D.V., Lichko V.I., Yermolaev A.M. Changes in the carbon stocks of former croplands in Russia, iemes Oko Mokslai. 2008. V. 15. N4. P. 10-15.

42. Lopes de Gerenyu V., Kurganova I., Kuzyakov Ya. Carbon pools and sequestration in former arable Chernozems depending on restoration period. Ekologjia. 2008. Vol.54. N 4. P. 38-44.

43. Kurganova I.N., Gallardo Lancho J.F., Lopes de Gerenyu V.O. Comparison of organic-carbon pool of soil belonging to temperate forests of Russia and Spain. Proceedings of International Conference "Man and environment in boreal forest zone: past, present and future". July 24-29, 2008. P. 50-51.

44.Lopes de Gerenyu V.O., Kurganova I.N., Myakshina T.N. and Sapronov D.V. Temperature effect on C02-fluxes from soils in two forest ecosystems of Moscow region. Proceedings of International Conference "Man and environment in boreal forest zone: past, present andfuture ". July 24 - 29, 2008. P. 58-59.

45.Kurbatova J., Varlagin A., Kurganova I., Lopes de Gerenyu V. Soil C02 fluxes: metodology of measurements and role in carbon balance of nature ecosystems. Proceedings of Russian-Mongolian Symposium "Global and regional features of ecosystems transformation in Baikal region", September 9-11, 2008. Ulan-Bator, Mongolia, 184-188.

46.Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О. Запасы органического углерода в почвах Российской Федерации: современные оценки в связи с изменением системы землепользования. Доклады РАН. 2009. Т. 426. JVsl. С.132-134.

47.Лопес де Гереню В.О., Курганова И.Н., Ермолаев A.M., Кузяков Я.В. Изменение пулов органического углерода при самовосстановлении пахотных чериоземов. Агрохимия. 2009. № 5. С, 5-12.

48. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О. К чему ведет сокращение пахотных земель. Природа. 2009. № 11. С. 20-27.

49. Глобальные изменения климата и прогноз рисков в сельском хозяйстве России (ред. А.Л. Иванов и В.И. Кирюшин). М., 2009. 517 с.

50.Ларионова А.А., Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Золотарева Б.Н., Евдокимов И.В., Кудеяров В.Н. Эмиссия диоксида углерода в агроэкосистемах на серых лесных почвах в условиях изменяющегося климата. Почвоведение. 2010. №2. С. 186-195.

51.Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., ШвиЬенко А.З., Сапожников П.М. Изменение общего пула органического углерода в почвах России в 1990-2004 гг. Почвоведение. 2010. JV» 3. С. 361-368.

52. Kurganova I.N., Kudeyarov V.N. , and Lopes de Gerenyu V.O. Updated estimate of carbon balance on Russian Territory. 2010. Tellus B. (accepted)

53. Belelli Marchesini L., Vuiehard N., Ciais P., Kurganova I., Vaientini R. Carbon credits from abandoned croplands of former USSR. Envir. Res. Letter. 2010. (submitted)

68 работ опубликовано в сборниках тезисов российских и международных конференций.

Заказ № 121-а/02/10 Подписано в печать 26.02.2010 Тираж 200 экз. Усл. п.л. 2

¿gp^ч ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30

i^^J) wmv.cfr.ru ; e-mail:info@cfr.ru

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Курганова, Ирина Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. БИОГЕННЫЙ ЦИКЛ УГЛЕРОДА В НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ И ЕГО ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ.

1.1. Круговорот органического углерода в наземных экосистемах: основные понятия и термины.

1.2. Продукционная составляющая цикла органического углерода в наземных экосистемах России.

1.3. Деструкционная составляющая цикла органического углерода в наземных экосистемах России.

1.3.1. Дыхание почв: терминологические особенности и методы определения.

1.3.2. Методы определения эмиссии С02 из почв.

1.3.3. Сравнительная оценка методов определения потоков С02 из почв.

1.3.4. Оценка влияния абиотических факторов на скорость выделения СОг из почв.

1.4. Оценка суммарного дыхания почв и баланса углерода на территории Российской Федерации.

1.5. Запасы органического углерода в почвах Российской Федерации и их изменение при смене землепользования.

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Принципы организации базы данных.

2.2. Организация многолетних мониторинговых наблюдений за эмиссией С02 из почв различных экосистем южно-таежной зоны.

2.2.1. Общая характеристика природно-географических условий района исследований, почв и растительности.

2.2.2. Общая характеристика климата.

2.2.3. Характеристика почв и растительности на площадках наблюдений

2.2.4. Методика определения эмиссии СОг из почв.

2.3. Оценка влияния экологических факторов на ИВ С02 из почв.

2.3.1. Влияние температуры и влажности почв (по данным мониторинговых наблюдений).

2.3.2. Влияние процессов промерзания-оттаивания почв (по данным модельных экспериментов).

2.3.3. Влияние типа растительности (модельный эксперимент 2).

2.4. Определение баланса углерода в экосистемах залежей.

2.5. Определение скорости аккумуляции углерода в почвах Российской Федерации.

2.6. Определение различных пулов органического углерода в почвах пост-агрогенных экосистем.

2.6.1. Объекты исследования.

2.6.2. Определение различных пулов органического углерода в почвах.

2.7. Оценка величины общего накопления углерода в пост-агрогенных почвах России после 1990 г.

Глава 3. АНАЛИЗ БАЗЫ ДАННЫХ «ДЫХАНИЕ ПОЧВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ».

3.1. Географическая принадлежность и представленность во времени наблюдений за ИВ СОг из почв.

3.2. Интенсивность летних потоков С02 из почв России.

3.3. Статистический анализ потоков диоксида углерода из почв таежной зоны России.

Глава 4. МНОГОЛЕТНИЙ МОНИТОРИНГ ЭМИССИИ С02 ИЗ ПОЧВ РАЗЛИЧНЫХ ЭКОСИСТЕМ ЮЖНО-ТАЕЖНОЙ ЗОНЫ.

4.1. Характеристика погодных условий в течение периода исследований (1997-2008 гг.).

4.2. Гидротермический режим почв.

4.3. Временная вариабельность среднесуточных потоков СО2 из почв южнотаежной зоны.

4.4. Динамика среднемесячных потоков СО2 из почв умеренной зоны.

4.5. Оценка сезонных и годовых потоков СО2 из почв различного землепользования и их межгодовой вариабельности.

4.5.1. Потоки СО2 из почв южно-таежной зоны в календарные сезоны года.

4.5.2. Потоки С02 из почв южно-таежной зоны в теплый и холодный периоды года.

4.5.3. Годовые потоки СО2 из почв южно-таежной зоны.

2.6. Вклад различных сезонов года в суммарные потоки С02 из почв.

Глава 5. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ВЫДЕЛЕНИЯ С02 ИЗ ПОЧВ (анализ данных полевых и лабораторных экспериментов).

5.1. Анализ влияния температуры и влажности на интенсивность выделения С02 из почв таежной зоны России: анализ базы данных.

5.2. Влияние температуры и влажности на ИВ СО2 из почв различных экосистем южно-таежной зоны.

5.2.1. Моделирование температурных зависимостей в различных временных интервалах.

5.2.2. Моделирование температурных зависимостей в различных интервалах температуры и влажности.

5.3. Влияние процессов замораживания-оттаивания на эмиссию С02 из почв различного генезиса и землепользования (модельные эксперименты).

5.3.1. Механизм влияния процессов замерзания-оттаивания на дыхательную активность почв (современное состояние проблемы).

5.3.2. Влияние циклов замерзания-оттаивания на дыхательную активность буроземных почв различного увлажнения и землепользования.

5.3.3. Влияние циклов замерзания-оттаивания на дыхательную активность почв зонального ряда.

5.4. Оценка влияния дефицита влаги на интенсивность выделения и суммарную летнюю эмиссию С02 из почв умеренной зоны.

5.5. Анализ влияния типа растительности на интенсивность выделения С02 из почв различного генезиса.

Глава 6. ОЦЕНКА ОБЩЕГО, МИКРОБНОГО И КОРНЕВОГО ДЫХАНИЯ ПОЧВ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ РОССИИ.

6.1. Разработка модели для оценки годовых потоков СОг из почв.

6.2. Подходы и методология оценки общего, микробного и корневого дыхания в почвах.

6.3. Разработка серии карт «Дыхание почв России».

Глава 7. БАЛАНС УГЛЕРОДА В ЗАЛЕЖНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ЮЖНОТАЕЖНОЙ ЗОНЫ И НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.

7.1. Баланс углерода в экосистемах залежей (на примере южного Подмосковья).

7.1.1. Ботанический состав и продуктивность залежных земель различного возраста.

7.1.2. Эмиссия и баланс СО2 в экосистемах залежей Подмосковья.

7.1.3. Оценка общего накопления углерода в пост-агрогенных экосистемах России после 1990 г.

7.2. Баланс углерода на территории Российской Федерации:. базовая и современная оценки.

Глава 8. ИЗМЕНЕНИЕ ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА В ПОЧВАХ РОССИИ ВСЛЕДСТВИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ В 19902005 гг.

8.1. Процессы аккумуляции углерода при выведении пахотных почв из сельскохозяйственного использования.

8.1.1. Зависимость скорости аккумуляции углерода от типа почв и возраста залежи.

8.1.2. Конверсионные коэффициенты для пересчета скоростей накопления углерода.

8.1.3. Оценка скоростей аккумуляции углерода при лесоразведении.

8.2. Сравнительный анализ различных пулов углерода в пахотных и залежных почвах.

8.2.1. Содержание, запасы и скорости аккумуляции углерода в пост-агрогенных черноземах.

8.2.2. Анализ содержания различных пулов углерода в пост-агрогенных черноземах.

8.2.3. Анализ содержания различных пулов углерода в пост-агрогенных серых лесных почвах.

8.3. Оценка изменений общего пула органического углерода в почвах России в связи с изменением землепользования.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Эмиссия и баланс диоксида углерода в наземных экосистемах России"

В наземных экосистемах диоксид углерода атмосферы (или углекислый газ, С02) примерно на 25-40% имеет почвенное происхождение (Bouwman and Germon, 1998; Смагин, 2005; Кудеяров и др., 2007), а сам почвенный покров, в соответствии со своим положением на контакте атмосферы, литосферы и наземной фитосферы, занимает ключевую позицию в биосферном круговороте ССЬ и других газов (Добровольский, 2003). По оценкам различных исследователей (Schlesinger, 1977; Houghton and Woodwell, 1989; Raich, Schlesinger, 1992; Raich, Potter, 2002) суммарный годовой поток СО2 из почв наземных экосистем нашей планеты оценивается в 50-77 Гт С год-1. Благодаря хозяйственной деятельности человека, в атмосферу Земли в 90-е годы XX столетия поступило 8.5±0.6 Гт С год-1, из которых 6.3 Гт С год-1 выделилось при сжигании топлива и еще 2.2 Гт С год-1 - при распашке земель (Houghton, 2003). В России эмиссия СОг из почвы по меньшей мере в восемь раз превосходит эмиссию из индустриальных источников (Кудеярое и др., 1995; Заварзин, Кудеяров, 2006). Поэтому, даже небольшие изменения в величине почвенных потоков СОг, связанные со сменой системы землепользования или климатическими аномалиями, могут оказывать значительное влияние на атмосферную концентрацию диоксида углерода.

Прогноз изменения содержания в атмосфере углекислого газа строится на расчетах баланса углерода, который определяется, главным образом, соотношением между поглощением С02 наземной растительностью и выделением углекислого газа прежде всего при дыхании почв (Заварзин, 19936; Steffen et al., 1998; Кудеяров, 2005). Поэтому для балансовых расчетов важно произвести точную оценку всех составляющих углеродного цикла как в глобальном масштабе, так и для отдельных зон, поясов, регионов. Несмотря на огромную роль почвенного дыхания в общепланетарном цикле углерода, оценки суммарных потоков СО2 из почв большинства регионов мира остаются очень приблизительными. Роль почвенного покрова Российской Федерации в глобальном углеродном цикле нашей планеты велика (на ее долю приходится примерно 1/8 часть поверхности суши) и поэтому необходимы более точные оценки баланса углерода и его отдельных составляющих в наземных экосистемах России.

СО2 является также важнейшим парниковым газом, содержание которого в атмосфере в результате антропогенной деятельности значительно увеличилось по сравнению с доиндустриальной эпохой (Базилевич и др., 1982; Глазовская, 1996; Bouwman et al., 1990; Заварзин, 2004). В соответствии с ростом концентрации СО2 увеличивается и глобальная температура воздуха (Houghton, 1995; Chamard et al., 2003; Израэлъ, 2006; Tans, 2009). Таким образом, через парниковый эффект биогенный цикл углерода связан с проблемой глобальных изменений климата, представляющих сегодня одну из важнейших экологических проблем. Актуальность процессов, обусловливающих изменение климата на планете, еще в прошлом столетии была признана на межправительственном уровне и выразилась в заключении в 1992 г. Рамочной конвенции ООН об изменении климата, а в 1997 г. - Киотского протокола к ней. И хотя основной сферой деятельности, регулируемой Киотским протоколом, являются промышленные эмиссии парниковых газов (Киотский протокол., 1998), он также касается изменений источников и стоков парниковых газов в лесном и аграрном секторах, которые напрямую связаны с деятельностью человека (Smith, 2004а; Данилов-Цаншъян, 2006; Семенов, 2006; Романовская, 20086). Россия, присоединившаяся к Киотскому протоколу в 2005 году, тем самым взяла на себя обязательства принимать меры к уменьшению источников, увеличению стоков и сохранению резервуаров основных парниковых газов, каковым является С02 (Заварзин, Кудеяров, 2006; Илларионов, Пивоварова, 2006).

Основным и долговременным резервуаром органического углерода (Сор1.) на территории России наряду с торфами является почвенное органическое вещество (Заварзин, 2006). В почвах Российской Федерации (включая торфа) сосредоточена почти пятая часть мировых запасов почвенного органического углерода, которая, согласно оценкам Д. С. Орлова и О.Н. Бирюковой (1995), составляет 296 Гт С в слое 0-100 см. Любые изменения в системе землепользования неизбежно ведут к изменениям в запасах почвенного органического углерода {Lai et al., 1997; Houghton, 1999, 2003; IPCC, 2000; Семенов, 2006). В начале 90-х годов прошлого столетия, в связи с системным кризисом, охватившим нашу страну, произошли кардинальные изменения в системе землепользования, выразившиеся существенном сокращении площадей сельскохозяйственных угодий (и пашни в том числе) и превращения их в залежные земли (Панкова, Новикова, 2000; Романовская, 2006, 20086; Хитрое и др., 2008). В настоящее время на основной части этих площадей идет восстановление природных экосистем, что делает залежные земли важным биосферным ресурсом страны (Люри и др., 2008). Все это диктует необходимость переоценить запасы и баланс органического углерода в почвах России в результате изменения системы землепользования в 19902005 гг.

Задачи исследования включали:

У Создание и детальный анализ базы данных по дыханию почв Российской Федерации; Изучение временной вариабельности и получение количественных оценок годовых и сезонных потоков ССЬ из почв различных экосистем южно-таежной зоны России на основе непрерывных многолетних круглогодичных мониторинговых наблюдений;

Оценку влияния основных экологических факторов (температура, влажность почвы, тип ценоза и почвы) на дыхательную активность почв;

Изучение влияния экстремальных погодных явлений (процессы промерзания-оттаивания, засухи) на эмиссию СО2 из почв;

Разработку температурных зависимостей интенсивности дыхания почв в различных временных, температурных и влажностных интервалах;

Создание карт и расчет общего, микробного и корневого дыхания почв в наземных экосистемах России на основе применения дифференцированной методологии оценки, моделирования и геоинформационного подхода;

Оценку углеродного баланса в экосистемах залежей и на территории Российской Федерации в целом;

Определение скоростей аккумуляции углерода и уточнение общего запаса Сорг в почвах России вследствие изменения системы землепользования после 1990 г.

Научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследований

На основе почвенной карты РСФСР и полученных значений общего, корневого и микробного потоков СО2 из отдельных типов почв, составляющих легенду почвенной карты, была создана серия карт «Дыхание почв России», которые в своем роде являются уникальными, так как базируются на анализе фактического материала (наблюдения in situ).

Предложена новая эмпирическая модель и алгоритм расчетов для аппроксимирования величины годовых потоков С02 из почв Российской Федерации на основе суммарной летней эмиссии СО2 из почв и среднегодовой температуры воздуха.

На основе непрерывных 11-летних мониторинговых наблюдений за эмиссией СО2 из почв пяти различных экосистем южно-таежной зоны получены устойчивые оценки годовых и сезонных потоков С02 из почв и впервые оценена их межгодовая вариабельность. Проведенные наблюдения in situ по своей детальности и временной продолжительности не имеют аналогов в своей области. Эмпирические зависимости, разработанные на основе этих данных, позволят с достаточно высокой степенью достоверности прогнозировать годовые, сезонные и суточные потоки С02 из почв лесной зоны России, используя для этого легкодоступные абиотические параметры (количество осадков, температура почвы и др.). Выявлено, что на долю холодного периода приходится существенная часть в суммарном годовом потоке С02 из почв южно-таежной зоны и ее недоучет может привести к существенным искажениям в оценке величины годового баланса углерода в экосистемах.

Впервые для основных типов почв Российской Федерации получены оценки скоростей аккумуляции углерода в зависимости от длительности периода их восстановления после прекращения использования в сельскохозяйственном производстве, и на их основе рассчитаны изменения запасов углерода в почвах России. Показано, что залужение малоплодородных пахотных почв может служить хорошей альтернативой лесоразведению с целью дополнительного связывания углерода и поможет решить задачи, стоящие перед Россией в свете выполнения требований Киотского протокола.

Основные защищаемые положения:

2. Ведущим абиотическим фактором, определяющим величину годовых потоков углекислого газа из почв южно-таежной зоны России, является количество осадков за весенне-летний период, в то время как температура почвы контролирует эмиссионные потоки С02 из почв в более коротких временных интервалах (среднесуточные и среднемесячные).

3. Доля летнего периода в суммарном годовом потоке С02 из почв на территории Европейского континента определяется среднегодовой температурой воздуха.

4. Эмиссия углекислого газа из почв южно-таежной зоны в холодный период года (с ноября по март) является существенной частью суммарного годового потока С02, составляя в среднем 25%.

Апробация работы

2004) и V (Ростов-на-Дону, 2008) съездах Общества почвоведов им В.В. Докучаева; I, II и III Национальных конференциях с международным участием «Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии» (Пущино, 2000, 2003, 2007); Международном симпозиуме "Функции почв в биосферно-геосферных системах" (Москва, 2001); Scientific seminar in the International Institute for Applied System Analyses (Laxenburg, Austria, 2001); 6-th (Sendai, Japan, 2001), 7-th (Boulder, Colorado, USA, 2005) и 8-th (Jena, Germany, 2009) International Carbon Dioxide Conferences; Всероссийском совещании "Лесные стационарные исследования: методы, результаты, перспективы " (Москва, 2001); Scientific seminar in the Institute of Soil Science and Forest Nutrition (Gôttingen, Germany, 2001; 2004); International Conference "Extreme Phenomena in cryosphere: basic and applied aspects" (Pushchino, 2002); Annual Main Meeting of Society for Experimental Biology of Great Britain "Carbon balance in forest biomes " (Southampton, Great Britain, 2003); International Workshop "Practical Solutions for Managing Optimum С and N Content in Agricultural Soils " (Prague, Czech Republic, 2003,

2005); Всемирной конференции no изменению климата (Москва, 2003); European Science Foundation Conference "Processes underlying soil carbon fluxes " (Kiel, Germany, 2003); International Conference "Greenhouse gas emission from Agriculture — mitigation options and Strategies" (Leipzig, Germany, 2004); Eurosoil Congresses (Freiburg, Germany, 2004; Vienna, Austria,

2008); Национальной конференции «Биосферные функции почвенного покрова» (Пущино, 2005); International Conference "Element Balances as a Tool for Sustainable Land Management" (Tirana, Albania, 2005); International Conference "Modelling Soil Processes — measurement, uncertainty and modelling" (Aberdeen, Scotland, 2005); Международном рабочем совещании «Методы исследования органического вещества почв», (Владимир, 2005); Fifth European Conference on Ecological Modelling (Pushchino, 2005); Conference on challenges in environment (Stanford, California, USA, 2006); Scientific seminar of Plant Science department in UC-Davis (Davis, California, USA, 2006); Kick-off meeting of the new TCO panel FAO - GTOS (Rome, Italy,

2006); Scientific seminar of Department of Forest Science and Environment, University of Tuscia (Viterbo, Italy, 2006); International Conference "Climate Changes and their impact on boreal and temperate forests " (Ekaterinburg, 2006); II Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию кафедры почвоведения Иркутского государственного университета «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем» (Иркутск, 2006); 18-th World Congress of Soil Science (Philadelphia, Pennsylvania, USA; 2006); International workshop "Soil Respiration Database" and Open Science Conference on The GHG cycle in Northern hemisphere (Sissi-Lassithi, Crete, Greece, 2006); International Symposium «Soil Processes Under Extreme Meteorological Conditions» (Bayreuth, Germany, 2007); International Symposium "Organic matter dynamics in agro-ecosystems" (Poitiers, France, 2007); International summer scientific school "Environmental Studies in the Boreal Forest Zone "(Федоровское, Россия,

2007); Международной научно-практической конференции «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации, прогнозирования» (Астрахань, 2007); Final Conference of the ESF Programme «The Role of Soils in the Terrestrial Carbon Balance" (Nancy, France, 2007); IV Всероссийской научной конференции «Гуминовые вещества в биосфере» (Москва, 2007); Международной научно-практической конференции «Плодородие почв — уникальный природный ресурс — в нем будущее России» (Санкт-Петербург, 2008); Всероссийской научной конференции «Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота» (Москва, 2008); International Conference "Man and environment in boreal forest zone: past, present and future "(Федоровское, Россия, 2008); International Scientific Conference „Soil in sustainable environment" on the occasion of 50 — years jubilee of the Lithuanian Soil Science Society (Kaunas, Lithuania, 2008); 5-ой Международной выставке «Экоэффективность - 2008» (Москва, 2008); European Geosciences Union General Assembly (Vienna, 2009) и заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, 2009).

Личный вклад соискателя

В течение 1995-1997 гг. автором была создана компьютерная база данных «Дыхание почв России», а в 2001 гг. были разработаны подходы и методология дифференцированной оценки общего, корневого и микробного дыхания почвенного покрова на территории Российской Федерации, а также создана серия электронных карт «Дыхание почв России». В 1997 г. по инициативе и при участии соискателя были заложены площадки и начаты круглогодичные мониторинговые наблюдения по определению эмиссии СОг из почв в 5 различных экосистемах Южного Подмосковья, а с 1999 года по настоящее время автор является руководителем группы мониторинговых наблюдений за эмиссией углекислого газа из почв. В 2004 г. соискателем были инициированы работы по изучению баланса и определению запасов углерода в бывших пахотных почвах, выбывших из сельскохозяйственного использования. За все годы работы по теме диссертации (1995-2009 гг.) автор принимал самое непосредственное участие в планировании лабораторных экспериментов, организации различного рода полевых исследований, компьютерной обработке и анализе данных, обсуждении и публикации результатов.

Публикации по теме диссертации

Основное содержание диссертации и защищаемые положения отражены . в 121 публикации, среди которых: 2 коллективные монографии, 28 статей в рецензируемых научных журналах (из них 19 - в изданиях, рекомендуемых ВАК для публикации результатов диссертационных работ), 23 статьи - в сборниках и специальных выпусках, 68 работ — в сборниках тезисов российских и международных конференций и симпозиумов.

Организация исследований

Федеральным агентством лесного хозяйства (проект "Методическое обеспечение лесохозяйственной деятельности и регулярных оценок эмиссии и стоков углерода лесами в условиях выполнения Российской Федерацией обязательств по Рамочной конвенции ООН об изменении климата и Киотскому протоколу", 2007-2008 г.). С 1998 г. по настоящее время автор является бессменным руководителем инициативных проектов Российского фонда фундаментальных исследований {«Потоки диоксида углерода из почв южно-таежной зоны в осенне-зимне-весенний период», 1998-1999 гг.; «Эмиссия диоксида углерода из почв в зависимости от гидротермических условий и землепользования», 2001-2003 гг.; «Эмиссия и баланс углерода в почвах наземных экосистем России», 2004-2006 гг.; «Потоки и пулы углерода в залежных землях России», 2007-2009 гг.) а также соисполнителем в других исследовательских проектах РФФИ.

Уточнение оценок общего и микробного дыхания почв Российской Федерации и создание серии электронных карт «Дыхание почв России» проводилось диссертантом в рамках Молодежной Летней Научной Школы (Проект «Эмиссия диоксида углерода из почв наземных экосистем России», июнь-август, 2001 г.) в Международном Институте Прикладного Системного Анализа {International Institute for Applied Systems Analysis. Laxenburg, Austria).

Модельные эксперименты по изучению влияния процессов замораживания и оттаивания на интенсивность выделения ССЬ из почв различного землепользования проводились в Институте почвоведения и питания леса Геттингенского Университета {Institute of Soil Science and Forest Nutrition, Göttingen, Germany) в рамках краткосрочных научно-исследовательских грантов Немецкой службы академических обменов (1999 и 2004 гг.). Модельные эксперименты по влиянию температурно-влажностных условий на скорость выделения ССЬ из почв проводились в различные годы в ИФХиБПП РАН, а также в рамках Исследовательского

Гранта американского фонда Джоржа Фулбрайта в Университете Дэвис (Калифорния, США, 2005-2006 гг.).

Структура и объем диссертации

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Курганова, Ирина Николаевна

выводы

1. На основе непрерывных 11-летних мониторинговых наблюдений за эмиссией СОг впервые получены оценки сезонных и годовых потоков С02 из почв южно-таежной зоны и рассчитана их межгодовая вариабельность. В зависимости от типа растительности среднемноголетние годовые потоки С02 из дерново-подзолистой и серой лесной почв изменялись от 381±78 до 809±100 г С/м /год, а их межгодовая вариабельность составляла 13-21% для почв естественных экосистем и 33-37% - для почвы агроценоза.

3. Температура почвы является основным предиктором среднесуточных и среднемесячных потоков С02 из почв. Коэффициенты эмпирических моделей (линейных и экспоненциальных), описывающих взаимосвязь между скоростью выделения С02 и температурой почвы, зависели от временных, температурных и влажностных интервалов, внутри которых проводился расчет. Межгодовая вариабельность температурных коэффициентов СЬ0 для дыхания почв в различных экосистемах южно-таежной зоны составляла 2747%.

5. Замораживание и последующее оттаивание почв инициировало значительный по величине, но непродолжительный по времени всплеск эмиссии С02, имеющий место во время оттаивания почв. Величина этого всплеска зависела от влажности почв и особенностей их землепользования. Часто повторяющиеся циклы промерзания-оттаивания почв, имеющие место в условиях бореальной и умеренной зон, могут внести значительные коррективы в величины сезонных и годовых потоков С02 из почв, особенно при современных изменениях климата.

6. Наиболее стабильным показателем, характеризующим особенности эмиссии С02 из почв, являлся вклад суммарной летней эмиссии в годовой поток С02 из почв, что позволяет рекомендовать использовать этот показатель для расчета годовых потоков углекислого газа из почв. Обнаружена тесная негативная связь межу величиной вклада летнего периода в годовой поток СО? и среднегодовой температурой воздуха.

8. Общее, микробное и корневое дыхание почв на территории Российской Федерации составляет соответственно 5.67, 2.78 и 2.89 Гт С/год. Полученные оценки . относятся к 1990 г. и базируются на использовании дифференцированной методологии расчета, результатах собственных многолетних мониторинговых наблюдений, анализе литературных данных, модельном и геоинформационном подходах.

10.Современный баланс углерода на территории России на момент 2005-2006 гг. оценивается приблизительно 0.9 Гт С/год, свидетельствуя в пользу того, что Россия выступает абсолютным стоком диоксида углерода атмосферы. Неопределенность данной оценки высока и составляет не менее 50%.

11 .При выведении почв из сельскохозяйственного использования, как правило, происходит увеличение запасов углерода в почвенном профиле. Темпы накопления углерода в почвах зависят от их типовой принадлежности, длительности периода восстановления и мощности слоя, для которого производилась оценка скорости С-аккумуляции. Наиболее высокие скорости накопления углерода характерны для первых 10-15 лет восстановления почв.

12.Дополнительное накопление углерода в почвах Российской Федерации в результате изменения системы землепользования в России в 1990-2005 гг. составило 252±32 Мт С. Величина секвестра углерода за счет исключения земель из сельскохозяйственного пользования, в среднем составляющая 17±2 Мт С в год, является весьма ощутимой и ее целесообразно учитывать в Национальных сообщениях России Секретариату Рамочной конвенции ООН по климатическим изменениям.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Курганова, Ирина Николаевна, Пущино

1. Алифанов В.М. Палеокриогенез и современное почвообразование. Пущино 1995. РАН ПНЦ ИПФС ( ИФПБ ) 320 с.

2. Алифанов В.М. Промежуточный отчет по теме: Почва и почвенный покров территории ЭПС. Фонды ИПФС Пущино 1974, 96 с.

3. Алифанов Л.А., Гугалинская Л.А., Иванникова Л.А. Оценка и прогноз гидротермических условий почвообразования серых почв И Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв (ред. В.Н. Кудеяров). М.: Наука, 2006. С. 471-494.

4. Ананьева Н.Д., Благодатская Е.В., Демкина Т. С. Влияние высушивания-увлажнения и замораживания-оттаивания на устойчивость микробных сообществ почвы // Почвоведение. 1997. №9. С. 1132-1137.

5. Ананьева Н.Д., Благодатская Е.В., Орлинский Д.Б., Мякшина Т.Н. Методические аспекты определения скорости субстрат-индуцированного дыхания почвенных микроорганизмов // Почвоведение. 1993. № 11. С. 72-77.

6. Анциферова O.A. Динамика растительности и свойств почв на молодых залежах Тамбовской равнины и Замландского полуострова. Калининград: КГТУ. 2005. 315 с.

7. Анциферова O.A. Почвенный покров залежей как показатель восстановительной способности почв // Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиями Тез. докл. Всерос. науч. конф. М.: Почвенный ин-т им. В.В.Докучаева. 2002. С. 71-72.

8. Аш{иферова O.A. Состояние залежных земель // Деградация почвенного покрова и проблемы агроландшафтного земледелия. Мат-лы Междунар. науч. конф. Ставрополь. 2001. С. 15.

9. Артемьева З.С. Органические и органно-глинистые комплексы агрогенно-деградированных почв. Автореф. дисс. докт. биол.наук., М.: 2008. 48 с.

10. Базилевич H.H. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука. 1993. 293 с.

11. Базилевич Н.И., Волкова Л.П., Тарко A.M. Модель биосферных процессов с учетом пространственного распределения экосистем суши //

12. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л. 1982. Том 5. С. 181-199.

13. Базшевич Н.И., Родин Л.Е. Продуктивность и круговорот элементов в естественных и культурных фитоценозах // Биологическая продуктивность и круговорот химических элементов в растительных сообществах. Л.: Наука, 1971. С. 5-32.

14. Базилевич Н.И., Титлянова А.А. Биотический круговорот на пяти континентах: азот и зольные элементы в природных наземных экосистемах. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2008. 380 с.

15. Базыкина Г.С. Элементы водного режима и физические свойства дерново-подзолистых почв Московской области под лесом, пашней и залежью //Почвоведение. 2004. № 3. С. 343-351.

16. Базыкина Г. С., Скворцова Е.Б., Тонконогов В.Д., Хохлов С. Ф. Влияние составляющих водного баланса и температурного режима на свойства постагрогенных дерново-подзолистых почв Подмосковья // Почвоведение. 2007. №6. С. 685-697.

17. Барановский А.З., Метелица Л.П. Минерализация органического вещества торфяных почв // Мелиорация переувлажненных земель. Минск. 1974. С. 196-200

18. Баранчиков Ю.Н., Перевозникова В.Д., Вишнякова З.В. Эмиссия углерода почвами шелкопрядников И Экология. 2002. № 6. С. 422-425.

19. Батудаев А.П., Уланов А.К. Изменение гумусного состояния легкосуглинистой каштановой почвы при сельскохозяйственном использовании // Агрохимия. 2005. №2. С. 21-26.

20. Белковский В.И., Решетник А.П. Динамика выделения С02 из торфяной почвы при ее использовании // Почвоведение. 1981. № 7. С. 57-61.

21. Биологическая продуктивность травяных экосистем. Новосибирск: Наука. 1988. 133 с.

22. Благодатская Е.В., Ананьева Н.Д., Мякшина Т.Н. Характеристика состояния микробного сообщества по величине метаболического коэффициента//Почвоведение. 1995. № 2. С. 205-210.

23. Благодатская Е.В., Хомутова Т.Э., Демьянова Е.Г., Ананьева НД. Влияние режимов высушивания и термической обработки почвы под сеяным лугом на показатели дыхательной активности микроорганизмов // Агрохимия. 2002. № 3. С.55-61.

24. Благодатский С.А., Благодатская Е.В. Определение содержания микробного углерода в почве на основе дыхательного отклика микроорганизмов на внесение глюкозы // Методы исследования органического вещества почв. Владимир. 2005. С. 385-400.

25. Благодатский С.А., Ларионова A.A., Евдокимов И.В. Вклад дыхания корней в эмиссию С02 из почвы // Дыхание почвы. НЦБИ РАН. Пущино, 1993. С. 26-32.

26. Бондарев А.Г. Воздушный режим дерново-подзолистой суглинистой почвы // Гидрофизика и структура почвы. JL, 1965. Вып. 2. С. 167-173.

27. Булгаков П.С., Попова Е.П. Режим углекислого газа в почвах Красноярской лесостепи // Почвоведение, 1968. С. 795-801.

28. Бурдюков В.Г., Телюкин В.А. Биологическая активность почвы при разных условиях питания растений // Агрохимия, 1983. № 4. С. 90-94.

29. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат. 1986.

30. Ведрова Э.Ф. Баланс углерода в сосняках Средней Сибири // Сибирский экологический журнал, 1997а. № 4. С. 375-382.

31. Ведрова Э.Ф. Интенсивность деструкции органического вещества серых почв в лесных экосистемах южной тайги Центральной Сибири // Почвоведение, 2008. № 8. С. 973-982.

32. Ведрова Э.Ф. Интенсивность процессов деструктивного звена углеродного цикла в бореальных лесах Средней Сибири // Структурно-функциональная организация и динамика лесов. Красноярск, 2004. С. 129-131.

33. Ведрова Э. Ф. Разложение органического вещества лесных подстилок //Почвоведение, 19976. № 2, С. 216-223.

34. Ведрова Э.Ф. Трансформация растительных остатков в 25-летних культурах основных лесообразующих пород Сибири // Лесоведение, 1995. № 4, С. 13-21.

35. Ведрова Э. Ф. Углеродный баланс в сосняках Красноярской лесостепи И Лесоведение, 1996, № 5. С. 51-59.

36. Виноградов М.Е., Романкевич Е.А., Ветров A.A., Ведерников В.И. Цикл углерода в арктических морях России // Круговорот углерода на территории России (ред. Г.А. Заварзин). М. 2004. С. 300-325.

37. Владыченский A.C., Телеснина В.М. Сравнительная характеристика постагрогенных почв южной тайги в разных литологических условиях // Вестник МГУ, сер. 17, почвоведение. 2007. № 4. С. 3-10.

38. Владыченский A.C., Телеснина В.М., Иванъко М.В. Изменение гумусного состояния лесных почв Европейской территории и Сибири привыводе из сельскохозяйственного использования // Вестник МГУ, сер. 17, почвоведение. 2006. № 3. С. 3-10.

39. Волотовская Т.Н., Саввинов Г.Н. Биологическая активность мерзлотных лугово-черноземных почв долины р. Амга // Проблемы гидротермики мерзлотных почв. Новосибирск: Наука, 1988. С. 37-40.

40. Вомперский С.Э. Биологические основы эффективности лесоосушения. М.: Наука, 1968. 374 с.

41. Вомперский С.Э. Роль болот в круговороте углерода // Чтения в память академика В.Н. Сукачева / Биогеоценотические особенности болот и их рациональное использование. М.: Наука, 1994. Т. 11. С. 5-37.

42. Вомперский С.Э., Сабо Е.Д., Фомин A.C. Лесоосушительная мелиорация. М., 1975. 247 с.

43. Воронин П. Ю., Блок К.К. Значение и место фотосинтетического стока углерода в органической ветви его глобального цикла // Физиология растений. 2005. Том 52. С. 81-89.

44. Воронин П.Ю., Ефимцев Е.И., Васильев A.A., Ватковский О.С., Мокроносов А.Т. Проективное содержание хлорофилла и биоразнообразие растительности основных ботанико-географических зон России // Физиология растений. 1995. Том 42. С. 295-302.

45. Воронин П.Ю., Коновалов П.В., Болондинский В.К, Кайбияйнен JI.K. Хлорофильный индекс и фотосинтетический сток углерода в леса Северной Евразии // Физиология растений. 2004. Том 51. С. 390-395.

46. Воронин П.Ю., Макеев A.B., Гукасян И.А., Васильев A.A., Терентъева Е.В., Мокроносов А. Т. Хлорофильный индекс и ежегодный фотосинтетический сток углерода в сфагновые ассоциации // Физиология растений. 1997. Том 44. С. 31-38.

47. Глазовская М.А. Роль и функции педосферы в геохимических циклах углерода // Почвоведение. 1996. № 2. С. 174-186.

48. Глобальные изменения климата и прогноз рисков в сельском хозяйстве России (ред. Иванов A.JJ. и Кирюшин В.И.). М., 2009. 517с.

49. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель Российской Федерации в 2005 году. Москва. 2006. 200 с.

50. Гришина JI.A. Гумусообразование и гумусное состояние почв. М.: Изд-во МГУ, 1986. 243 с.

51. Гришина Л.А., Моргун Л.В. Динамика содержания углекислоты в приземном слое воздуха агроценозов Валдая // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. !978. №2. С. 3-7.

52. Гришина Л.А., Окунева P.M., Владыченский A.C. Микроклимат и дыхание дерново-скрытоподзолистых почв ельников-кисличников // Организация экосистем ельников южной тайги. М., 1979. С. 70-85.

53. Грязькин A.B., Тарасов Е.В. Динамика выделения С02 из почвы в связи с факторами внешней среды // Экология и защита леса. JL, 1989. С. 1619.

54. Данилов-Данильян В.И. Экологические, экономические и политические аспекты проблемы Киотского протокола. // Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий. Проблема Киотского протокола. М.: Наука. 2006. С. 29-49.

55. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М.: Колос. 1972. 360 с.

56. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995. 319 с.

57. Добровольский Г.В. (ред) Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере. М.: Наука. 2003. 364 с.

58. Дьяконова К.В. Почва как источник углекислоты для растений в условиях орошаемых и неорошаемых Предкавказских черноземов // Микроорганизмы и органическое вещество почвы. М: Изд-во АН СССР., 1961. С. 119-182.

59. Евдокимова Т.И., Якушевская И.В., Самойлова Е.М. О структуре почвенного покрова правобережья р. Оки. Продуктивность почв лесостепной зоны Пущино-на-Оке, 1972.

60. Емельянов И.И. Динамика углекислоты и кислорода в темно-каштановых карбонатных почвах Целиноградской области // Труды Ин-та почвоведения АНКазССР, 1970. т. 18. С. 25-44.

61. Ермолаев A.M. О продукционном процессе на сеяном лугу различного режима использования // Научные доклады высшей школы. Биол. науки. 1978. № 5. С. 69-74.

62. Ермолаев A.M., Ширшова Л.Т. Влияние погодных условий и режима использования сеяного луга на продуктивность травостоя и свойства серых лесных почв // Почвоведение. 2000. № 2. С. 1501-1508.

63. Ермолаев A.M., Ширшова Л.Т. О динамике растительного вещества и некоторых фракций гумуса в серой лесной почве под сеяным лугом // Экология. 1988. №1. С. 12-18.

64. Заварзин В.М., Погодина Т.Н. Особенности газового режима почв на тяжелых материнских породах под лесной луговой и материнской растительностью // Современные почвенные процессы и плодородие почв Карелии. Петрозаводск. 1977. С. 22-45.

65. Заварзин Г.А. Круговорот углерода на территории России // Тезисы докладов Национальной конференции с международным участием «Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии», Пущино 20-24 ноября 2000 г., С. 17-23.

66. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой биологии. М.: Наука. 2004. 348 с.

67. Заварзин Г.А. Предисловие //Дыхание почвы. Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН, 1993а. С. 3-10.

68. Заварзин Г.А. Углеродный баланс России // Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий. Проблема Киотского протокола. М.: Наука. 2006. С. 134-151.

69. Заварзин Г.А. Цикл углерода в природных экосистемах России // Природа. 19936. № 7. С. 15-18.

70. Заварзин Г.А., Кудеяров В.Н. Почва как главный источник углекислоты и резервуар органического углерода на территории России // Вестник РАН. 2006. т. 76. № 1. С. 14-29.

71. Зайделъман Ф.Р., Шваров А.П. Потоки диоксида углерода в осушенных торфяных почвах // Вестник Московского Университета, Сер. Почвоведение, 2001. № 3. С. 16-20.

72. Закке И.Ф. Режим углекислоты и кислорода почвенного воздуха в пахотном слое некоторых почв Латвийской ССР // Почва и урожай. Рига. 1961. №11. С. 63-66.

73. Замолодчиков Д.Г. Баланс углерода в тундровых и лесных экосистемах России // Автореф. дис. докт. биол. наук, Москва, 2003. 61 с.

74. Залюлодчикое Д.Г Пул углерода крупных древесных остатков в лесах России: учет влияния пожаров и рубок//Лесоведение. 2009. № 4. С. 3-15.

75. Залюлодчикое Д.Г. Углеродный баланс тундровой и лесотундровой зон ¡/Природа. 1994. No 7. - С. 22-24.

76. Залюлодчикое Д.Г., Карелин Д.В. Биогенные углеродные потоки в тундрах и лесотундрах России // Круговорот углерода на территории России. М.: Министерство науки и технологий Российской Федерации, 1999. С. 146-162.

77. Залюлодчикое Д.Г., Карелин Д.В., Иващенко А.И., Лопес де Гереню В.О. Микрометеорологическая оценка биогенных потоков диоксида углерода в типичных тундрах Восточной Чукотки // Почвоведение. 2005. № 7. С. 859863.

78. Залюлодчикое Д.Г., Лопес де Гереню В.О., Иващенко А.И., Карелин Д.В., Честных О.В. Эмиссия углерода южными тундрами в холодный период года ПДоклады РАН., 2000. т. 372. № 5. С. 709-711.

79. Залюлодчикое Д.Г., Уткин А.И. Система конверсионных отношений для расчета чистой первичной продукции лесных экосистем по запасам насаждений // Лесоведение. 2000. № 6. с. 54-63.

80. Залюлодчикое Д.Г, Уткин А.И., Коровин Г.Н., Честных О.В. Динамика пулов и потоков углерода на территории лесного фонда России // Экология. 2005. No 5. С. 323-333.

81. Залюлодчикое Д.Г, Уткин А.И, Честных О.В. Показатели конверсии запасов насаждений в первичную продукцию для основных лесообразующих пород России V/ Лесная таксация и лесоустройство. 2003. Вып. 1 (32). С. 128-130.

82. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: Изд-во Московского университета. 2005. 445 с.

83. Згшенко Т.Г., Самсонова А. С. Выделение углекислоты мелиорированными торфяными почвами // Известия АН БСССР. Сер. биол. наук, 1971. №5. С. 38-41.

84. Золотокрылин А.Н., Виноградова В.В., Черепкова Е.А. Динамика засух в европейской России в ситуации глобального потепления // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Санкт-Петербург. Гидрометеоиздат. 2007. том XXI. С. 160-182.

85. Зонн C.B., Алешина А.К О газообмене между почвой и атмосферой под пологом лесных насаждений // Доклады АН СССР, 1953. т 92. С. 40-44.

86. Иванникова Л.А., Селгенова НА. Суточная и сезонная динамика выделения ССЬ серой лесной почвой // Почвоведение, 1988. № 1. С. 134-139.

87. Иванов A.JI. Проблемы глобального проявления техногенеза и изменений климата в агропромышленной сфере // Труды Всемирной Конференции по изменению климата. М. 2004. С. 339-346.

88. Игнатов М.С., Игнатова Е.А. Биофлора Приокско-Террасного государственного биосферного заповедника // Изучение экосистем Приокско-Террасного государственного биосферного заповедника. Пущино. 1991. С. 620.

89. Израэлъ Ю.А., Сиротенко ОД. Моделирование влияния изменений климата на продуктивность сельского хозяйства в России // Метеорология и гидрология. 2003. №6. С. 5-17.

90. Икконен E.H., Курец В.К, Грабовик С.И., Дроздов С.Н. Интенсивность углекислого потока в атмосферу из мезоолиготрофного болота южной Карелии // Экология. 2001. № 6. С. 416-419.

91. Илларионов А.Н. Экономические последствия ратификации Российской Федерацией Киотского протокола. // Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий. Проблема Киотского протокола. М.: Наука. 2006. С. 227-253.

92. Илясов Ю.И., Кретинин В.M. Иванков Е.Т. Интенсивность и направленность биологической активности каштановой почвы в лесоаграрном ландшафте Кулунды // Сиб. вестник с.-х. науки, 1991. № 3., С. 21-25.

93. Инишева Л.И., Головацкая Е.А. Элементы углеродного баланса олиготрофных болот // Экология, 2002. № 4. С. 261-266.

94. Исаев A.C., Коровин Г.Н. Леса России и Киотский протокол // Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий. Проблема Киотского протокола. М.: Наука. 2006. С. 287-305.

95. Кайбияйнен Л.К., Ялынская Е.Е., Софронова Г.И. Баланс углекислого газа в средневозрастном сосняке черничном // Экология, 1999, № 4. С. 271-275.

96. Караваева H.A., Денисенко Е.А. Постагрогенные миграционно-мицелярные черноземы разновозрастных залежей южной лесостепи ЕТР // Почвоведение, 2009. № 10. С. 1-12.

97. Карелин Д.В. Функционирование криогенных экосистем Северной Евразии и Аляски. Автореф. дис.докт. биол. наук. М., 2006. 50 с.

98. Карелин Д.В., Гильманов Т.Г., Замолодчиков Д.Г. К оценке запасов углерода в наземных экосистемах тундровой и лесотундровой зон Российского Севера: фитомасса и первичная продукция // Доклады АН. 1994. Том. 335, № 4. С. 530-532.

99. Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г. Углеродный обмен в криогенных экосистемах. М.: Наука, 2008. 342 с.

100. Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г., Гильманов Т.Г. Запасы и продукция углерода в фитомассе тундровых и лесотундровых экосистем России // Лесоведение. 1995. № 5. С. 29-36.

101. Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. М.: Изд-во Лесная индустрия, 1981. 210 с.

102. Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном БГЦ. М.: МГУ, 1977.312 с.

103. Карпачевский Л. О., Киселева Н.К. О методике определения и некоторых особенностях выделения С02 из почв под елово-широколиственными лесами // Почвоведение. 1969. № 7. С. 32-41.

104. Каспаров C.B., Минько О.И., Амосова Я.М., Перова НЕ. Некоторые подходы к изучению функционирования газового профиля почвы // Почвоведение. 1986. №10. С. 127-130.

105. ПЗ.Киотский протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата. ООН. 1998. 26 с.

106. ИА.Кирюшин В.И., Гаижара В.Ф., Кауричев И.С. и др. Концепция оптимизации режима органического вещества в агроладшафтах. М.: Изд-во ТСХА. 1993. 99 с.

107. Козлов А.Г. Некоторые особенности воздушного режима дерново-подзолистых глееватых почв под сеяными лугами // Современные почвенные процессы и плодородие почв Карелии. Петрозаводск. 1977. С. 45-53.

108. Колтакова П.С. Продуцирование С02 выщелоченным черноземом при различном его сельскохозяйственном использовании // Научн. тр. Орловской обл. с.-х. опытн. станции, 1975. Вып. 7. С. 181-190.

109. Комиссарова И.Ф. Выделение С02 из почвы лесных биогеоценозов восточного Сихотэ-Алиня // Почвоведение. 1986. №5. С. 100-108.

110. Коробова JT.H. Особенности сукцессии микробных сообществ в черноземах Западной Сибири. Авт. дис. д. б.н. Новосибирск. 2007. 48 с.

111. Кривонос H.A., Егоров В.П. Биологическая активность черноземов в агроценозах Курганской области // Почвы Западной Сибири и повыфшение их биологической активности. Омск: Изд-во Омского СХИ, 1983. С. 8-14.

112. Кудеяров В.Н. Выделение углекислого газа почвенным покровом России //Природа. 1994. N 7. С. 37-43.

113. Кудеяров В.Н. Вкдад почвы в баланс С02 атмосферы на территории России //Доклады РАН. Общая биология. 20006. Т. 375. С. 215-211.

114. Кудеяров В.Н. Вклад почвенного покрова России в мировой биогеохимический цикл углерода // Глобальные изменения природной среды и климата: Круговорот углерода на территории России. М. 1999а. С. 345-361

115. Кудеяров В.Н. Почвенные источники углекислого газа на территории России // Избранные научные труды: Круговорот углерода на территории России (ред. Г.А. Заварзин). М., 19996. С. 165-201.

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

117. Кудеяров В.Н. Современные оценки углеродного цикла в глобальном масштабе на территории России // «Эмиссия и сток парниковыхгазов на территории Северной Евразии» (ред. Н.П. Лаверов), Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 2004. С. 17-24.

118. Кудеяров В.Н., Курганова И.Н Дыхание почв России: анализ базы данных, многолетний мониторинг, моделирование, общие оценки // Почвоведение. 2005. N 9. С. 1112-1121.

119. Кудеяров В.Н., Заварзин Г.А., Благодатский С.А., Борисов A.B., Воронин П.Ю., Демкин В.А., Демкина Т.С., Евдокимов И.В., Замолодчиков Д.Г., Карелин Д.В., Комаров A.C., Курганова КН., Ларионова A.A., Лопес деГереню

120. B.О., Уткин А.И., Чертов О.Г. Потоки и пулы углерода в наземных экосистемах России /отв. ред. Г.А. Заварзин М.: Наука. 2007. 315 с.

121. Кудеяров В.Н., Хакимов Ф.И., Деева Н.Ф., Ильина A.A., Кузнецова Т.В., Тимченко A.B. Оценка дыхания почв России // Почвоведение, 1995. №1.1. C. 33-42.

122. Кузьмин Н.И. Формирование снежного покрова и методы определения снегозапасов. Л. Гидрометеоиздат 1960.

123. Кузяков Я.В., Ларионова A.A. Методы и результаты разделения корневого и ризомикробного дыхания II Почвоведение. 2006. №7. С. 824-854.

124. Курбатова Ю.А. Вертикальные потоки тепла, влаги, углекислого газа на верховом болоте юга Валдайской возвышенности. Авт. дис. канд. биол. наук. М. 2002. 17 с.

125. Курганова H.H., Лопес де Гереню В.О. К чему ведет сокращение пахотных земель. Природа. 2009. № 11. С. 20-27.

126. Курганова И.Н., Ермолаев A.M., Лопес де Гереню В. О., Ларионова A.A., Келлер Т., Ланге Ш., Кузяков Я.В. Баланс углерода в залежных землях Подмосковья И Почвоведение. 20076. № 1. С. 60-68.

127. Курганова И.Н., Кудеяров В.Н. Оценка потоков диоксида углерода из почв таежной зоны России // Почвоведение, 1998. №9. С. 1058-1070.

128. Курганова H.H., Jlonec de Гереню В. О., Швиденко А.З., Сапожников П.М. Изменение общего пула органического углерода в почвах России в 19902004 гг. //Почвоведение. 2010. № 3. С. 361-368.

129. Курганова H.H., Типе Р. Влияние процессов замерзания-оттаивания на дыхательную активность почв // Почвоведение. 2003. № 9. С. 1095-1105.

130. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О. Запасы органического углерода в почвах Российской Федерации: современные оценки в связи с изменением системы землепользования II Доклады РАН. 2009. Т. 426. №1. С. 132-134.

131. Лавриченко В.М., Пушкарева Т.В., Деко H.A. Газовый режим осушаемых торфяных почв и методы его регулирования // Комплексные мелиорации. М.: Колос, 1980. С. 136-145.

132. Ларионова A.A. Динамика интенсивности дыхания серой лесной почвы в зависимости от агроэкологических факторов. Автореф. дисс. канд. биол. наук. 1988. М. 20 с.

133. Ларионова A.A., Евдокимов И.В., Курганова H.H., Сапронов Д.В., Кузнецова Л.Г., Лопес де Гереню В.О. Дыхание корней и его вклад в эмиссию С02 из почвы. II Почвоведение. 2003. № 2. С. 183-194.

134. Ларионова A.A., Иванникова A.A., Демкина Т.С. Методы определения эмиссии С02 из почвы // Дыхание почвы. НЦБИ РАН. Пущино, 1993. С. 11-26.

135. Ларионова A.A., Курганова H.H., Лопес de Гереню В.О., Золотарева Б.Н., Евдокимов И.В., Кудеяров В.Н. Эмиссия диоксида углерода в агроэкосистемах на серых лесных почвах в условиях изменяющегося климата. Почвоведение. 2010. № 2. С. 186-195.

136. Ларионова A.A., Розанова Л.Н. Влияние температуры и влажности почвы на эмиссию С02II Дыхание почвы. Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН. 1993а. С. 68-76.

137. Ларионова A.A., Розанова Л.Н. Суточная, сезонная и годовая динамика выделения С02 из почвы // Дыхание почвы. Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН. 19936. С. 59-68.

138. Ларионова A.A., Розанова Л.Н., Демкина Т.С., Евдокимов И.В., Благодатский С.А. Годовая эмиссия С02 из серых лесных почв южного Подмосковья II Почвоведение, 2001. № 1. С. 72-80.

139. Ларионова A.A., Розанова Л.Н, Евдокимов И.В., Ермолаев A.M. Баланс углерода в естественных и антропогенных экосистемах на серых лесных почвах II Почвоведение. 2002. № 2. С. 177-185.

140. Ларионова А.А., Розонова Л.Н., Самойлов Т.Н. Динамика газообмена в профиле серой лесной почвы // Почвоведение. 1988. № 11. С. 6874.

141. Ларионова А.А., Сапронов Д.В., Лопес де Гереню В.О., Кузнецова Л.Г., Кудеяров В.Н. Вклад дыхания корней растений в эмиссию С02 из почвы //Почвоведение, 2006. № 10. С. 1248-1257.

142. Литвтнович А.В., Павлова О.Ю., Чернов Д.В., Фомина А.С. Изменение гумусного состояния дерново-подзолистой песчаной почвы при окультуривании и последующем исключении из хозяйственного оборота // Агрохимия. 2004. № 8 С. 13-19.

143. Лопес де Гереню В. О., Курганова И.Н., Замолодчиков Д.Г., Кудеяров В.Н. Методы количественной оценки потоков диоксида углерода из почв. // Методы исследований органического вещества почв: Сб. статей. Владимир. 2005. С. 408-425.

144. Лопес де Гереню В.О., Курганова И.Н., Розанова Л.Н., Кудеяров В.Н. Годовые потоки диоксида углерода из некоторых почв южно-таежной зоны России II Почвоведение, 2001. № 9. С. 1045-1059.

145. Лопес де Гереню В.О., Курганова И.Н., Ермолаев A.M., Кузяков Я.В. Изменение пулов органического углерода при самовосстановлении пахотных черноземов // Агрохимия. 2009. № 5. С. 5-12.

146. Лубнина Е.Ф., Помазкина Л.В. Баланс углерода в агроэкосистемах на серых лесных почвах Прибайкалья // Почвоведение, 2007. № 5. С. -554-561.

147. Лубнина Е.Ф., Помазкина Л.В., Семенова Ю.В. Эмиссия С02 в агроэкосистемах на техногенно-загрязненных фторидами почвах // Почвоведение, 2006. № 3. С. 363-372.

148. Лядова H.H. Влияние агротехнических приемов на биологическую активность южного чернозема // Пути повышения урожайности полевых культур на юге Украины. Одесса, 1975. С. 3-7.

149. Макаревич В.Н. Об изучении прироста и опада надземной части луговых растительных сообществ // Ботанический журнал. 1968. Т. 53. № 8. С. 1160-1169.

150. Макаров Б.Н. Воздушный режим дерново-подзолистой почвы // Почвоведение. 1966. № 11. С. 98-107.

151. Макаров Б.Н. Газовый режим почвы. М.: Агропромиздат, 1988. 105с.

152. Макаров Б.Н. Динамика газообмена между почвой и атмосферой в течение вегетационного периода под различными культурами севооборота // Почвоведение. 1952. № 3. С. 271-277.

153. Макаров Б.Н. Дыхание почвы и состав почвенного воздуха на осушенных торфяно-болотных почвах //Почвоведение. 1960. № 2. С. 56-63.

154. Макаров Б.Н Изменение дыхания почвы и содержания углекислоты в приземном слое воздуха в течение суток // Доклады АН СССР. 1958. Т. 118. №2. С. 389-391.

155. Макаров Б.Н. Методы изучения газового режима почв // Методы стационарного изучения почв. М.: Наука, 1977. С. 55-87.

156. Макаров Б.Н Содержание воздуха и аэрация перегнойно-торфяных почв II Почвоведение, 1962. № 2. С. 87-91.

157. Макаров Б.Н., Мацкевич В.Б., Бондарев А.Г., Николаева H.H. Влияние различных факторов на воздушный режим почвы // Бюлл. Почв, инст-та им. В.В. Докучаева. 1971. вып. 3. С. 63-72.

158. Макаров Б.Н., Френкель Э.Я. Газообмен между почвой и атмосферой на различных угодьях дерново-подзолистых почв и влияние углубления пахотного слоя на этот процесс // Труды Почв. Инст-та им. В.В. Докучаева. 1956. Т.49. С. 152-181.

159. Максимов Т.Х. Круговорот углерода в лиственничных лесах Якутского сектора криолитозоны. Авт. дис. докт. биол. наук. Красноярск, 2007. 46 с.

160. Маг{кевич В.В. Некоторые данные по газовому режиму II Труды Инта леса, 1958. т. 38, С. 113-125.

161. Маишка A.B. Эмиссия диоксида углерода с поверхности подзолистой почвы // Почвоведение. 2006. № 12. С. 1457-1463.

162. Маишка A.B. Эмиссия диоксида углерода с поверхности подзолистой почвы // Почвоведение. 2006. № 12. С. 1457-1463.

163. Мендешев А., Жердева C.B. Динамика выделения С02 орошаемыми степными почвами Северного Казахстана // Изв. АН Каз. ССР. Сер. биол. 1989. № 1.С. 77-79.

164. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах. М.: Мысль. 1978. 183 с.

165. Мина В.Н. Биологическая активность лесных почв и ее зависимость от физико-географических условий и насаждений // Почвоведение. 1957. № 10. С. 73-79.

166. Мина 5.Н. Интенсивность образования С02 и его распределение в почвенном воздухе выщелоченных черноземов в зависимости от состава растительности // Труды Лаборатории лесоведения АН СССР. 1960. т. 1. С. 127-144.

167. Мина В.Н. Опыт сравнительной оценки методов определения дыхания почв // Почвоведение. 1962. № 10. С. 96-100.

168. Мисник А.Г., Зименко Т.Г., Гузяева H.H., Апанасенко Г.А., Валетов В.В., Кудин М.В. Микрофлора и биологическая активность почвы болотных ельников Березинского биосферного заповедника // Заповедники Белоруссии, Минск, 1991. Вып. 14. С. 40-46.

169. Михайленко Б.Ю., Бобков У.К. (ред) Политическая и административная карта СССР, Масштаб 1:8000000. Государственный Комитет по геодезии и картографии. Москва. Россия. 1988.

170. Мокроносов А.Т. Глобальный фотосинтез и биоразнообразие растительности // Глобальные изменения природной среды и климата: Круговорот углерода на территории России. М.: 1999. С. 19-62.

171. Мокроносов А.Т., Кудеяров В.Н. Баланс углекислого газа на территории России // Экология и почвы: избранные лекции I-VII школ 19911997 гг., Пущино. 1998. том.1. с. 153-171.

172. Мокроносов А.Т. Фотосинтез и изменение содержания С02 в атмосфере //Природа. 1994. № 7. С. 25-27.

173. Молчанов А.Г. Баланс углекислоты в сосновом насаждении южной тайги // Лесоведение. 1990. № 1. С. 47-53.

174. Накисенович Н. Сценарии изменения климата и технологии смягчения // Труды Всемирной Конференции по изменению климата. М. 2004. С. 347-355.

175. Наумов A.B. " Дыхание" почвенного субстрата в техногенных экосистемах КАТЭКа // Сукцессии и биологический круговорот. Новосибирск: Наука, Сиб. отд., 1993. С. 84-91.

176. Наумов A.B. Динамика почвенного С02-газообмена в луговых экосистемах различного хозяйственного использования // Экология, 1991. № 6. С. 6-12.

177. Наумов A.B. Дыхание почвы: составляющие, экологические функции, географические закономерности // Автор, дис. докт. биол. наук. Томск, 2004. 37 с.

178. Николаева И.Н. Воздушный режим дерново-подзолистых почв. М., 1970. 160 с.

179. Нгшаева С.Ш., Намжилов Н.Б., Андрианова Л.В. Изменение микробиологических процессов в дефлированных каштановых почвах Бурятии под влиянием удобрений // Агрохимия, 1983. № 9. С. 95-99.

180. Орлов Д.С. Запасы, поступление и круговорот органического углерода в почвах России // Глобальные изменения природной среды и климата: Круговорот углерода на территории России. М.: 1999 С. 271-299.

181. Орлов Д.С. Органическое вещество почв России // Почвоведение. 1998. №9. С. 1049-1057

182. Орлов Д.С. Органическое вещество почв России. М. Наука. 1996. 254 с.

183. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н. Запасы углерода органических соединений в почвах Российской Федерации // Почвоведение. 1995. № 1. С. 2132.

184. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв России. М. Наука. 1996. 254 ср.

185. Орлов Д.С., Гришина Э.А. Практикум по химии гумуса. М.: МГУ. 1981.271 с.

186. Паников H. С. Зеленев B.B. Эмиссия С02 и СН4 из северных болот в атмосферу: динамика, влияние экотопических факторов и возможные механизмы регуляции // Материалы 1-ой Международной конференции «Криопедология». Пущино, 1992. С. 174-181.

187. Паников Н.С., Палеева М.В., Дедыш С.Н., Дорофеев А.Г. Кинетические методы определения биомассы и активности различных групп почвенных микроорганизмов // Почвоведение. 1991. № 8. С. 109-120.

188. Паников Н.С., Сизова М.В., Зеленев В., Махов Г.А., Наумов A.B., Гадэ/сиев И.М. Эмиссия С02 и СН4 из болот юга Западной Сибири: пространственное и временное варьирование потоков // Экологическая химия. 1995. № 4(1). С. 13-24.

189. Панкова E.H., Новикова А.Ф. Деградационные почвенные процессы на сельскохозяйственных землях России И Почвоведение. 2000. № 3. С. 366379.

190. Панов Н.И, Стратонович М.В., Замараев А.Г. Хрипунова Г.Л. Биологическая активность дерново-подзолистой суглинистой почвы и продуктивность озимой пшеницы на фоне применения удобрений // Вестник с/х науки, 1984. № Ю. С. 121-127.

191. Паринкина О.М. Соотношение динамики численности биомассы бактерий с дыханием почвы в зоне тундры // Динамика микробиологических процессов в почве. Таллин, 1974. Часть 1. С. 102-108.

192. Паршевников A.JI. К характеристике биологической активности лесных почв Кольского полуострова // Почвоведение. 1960. №12. С. 95-97.

193. Паршевников А.Л. К характеристике биологической активности лесных почв Кольского полуострова // Почвоведение, 1960. №12. С. 95-97.

194. Паршевников А.Л., Бахвалов Ю.М., Черных В.А. Влияние азотных удобрений на биологическую активность лесных почв // Материалы годичной сессии по итогам НИР за 1981 г. Архангельск, 1982. С. 61-64.

195. Пестряков В.К, Васильев A.M. Состав почвенного воздуха и выделение С02 дерново-слабоподзолистой супесчаной почвой // Создание и улучшение сенокосов и пастбищ на мелиорируемых кормовых угодьях НЗ РСФСР. Ленинград, 1977. С. 153-160.

196. Покотило A.C., Ефимов Н.М. Режим углекислоты в почвенном воздухе осушенного низинного торфяника лесостепной зоны Тюменской области // Сиб. Вестник с/х науки, 1977. № 1. С.70-73

197. Половитский Л.Л., Жандаев М.С. Интенсивность дыхания почв солонцового комплекса // Бюллетень сельскохозяйственных наук Казахстана, 1973. т. 11. С. 24-27.

198. Помазкина Л.В., Лубнина Е.В., Зорина С.Ю., Котова Л.Г., Хортоломей И.В. Динамика эмиссии С02 из серых лесных почв в лесостепи Байкальского региона // Почвоведение, 1996. № 12. С. 1454-1459.

199. Попова Э.П. Биологическая активность сосновых лесов Иркутского Приангарья // Биологическая активность лесных почв. Красноярск: Изд. ИЛиД, 1985. С. 47-54.

200. Регионы России: социально-экономические показатели. М.: Росстат. 2006. 984 с.

201. Репневская М.А. Выделение С02 из почв сосновых лесов Кольского полуострова//Почвоведение, 1967. № 11. С. 1067-1072.

202. Рихтер Г.Д. Снежный покров, его формирование и свойства. М.-Л. АН СССР. 1945.

203. Розанов Б.Г., Таргульян В.О., Орлов Д.С. Глобальные тенденции изменения почв и почвенного покрова//Почвоведение. 1989. № 5. С. 5-18.

204. Романовская A.A. Почвенный углерод залежных земель в России // Почвоведение. 2006. № 1. С. 52-61.

205. Романовская A.A. Аккумуляция азота и углерода почвами залежных земель России //LZÜUMOKSLO DARBAI. 2008. N. 80 (33). С. 82-91.

206. Романовская A.A. Запасы почвенного органического углерода залежных земель. // Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота». Москва. 2008а. С. 354-357.

207. Романовская A.A. Основы мониторинга антропогенных эмиссий и стоков парниковых газов (С02, N20, СН4) в животноводстве, при сельскохозяйственном землепользовании и изменении землепользования в России. Авт. дис. докт. биол. наук. М. 20086. 40 с.

208. Романовская A.A. Оценка неопределенности инвентаризации выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве России // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Том XXI. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат. 2007. С. 44-57.

209. Романовская A.A., Аракелян Т.Г. Запасы углерода залежных земель Московской области // Тезисы докладов III Международной конференции «Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии», Пущино. 2007. С. 62.

210. Роосталу X., Туйите Р., Цирк М. Водный, тепловой и воздушный режим почв в ельнике-черничнике и под с/х культурами // Научные труды ЭСХА. 1970. Т. 65. С. 291-315.

211. Россия в цифрах. Статистический сборник. М.: Росстат. 2009. 525

212. Россия и ее регионы: внешние и внутренние экологические угрозы / ред. H.H. Клюев. М.: Наука. 2001. 256 с.

213. Рукосуева Н.П., Гукосян А.Б. Биологическая активность почв горных лесов Сибири. Новосибирск: Наука, Сиб. отд., 1985. 88 с.

214. Рысков Я.Г., Демкин В.А. Карбонатные почвы России как сток для атмосферного ССЬ // Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии. Пущино. 2007. С. 63-64.

215. Садыков Б.Ф., Зуева ЛД. Влияние температуры и влажности на продуцирование С02 почвенными организмами // Микробиология. 1982, Т. 51. № 2. С. 365-367.

216. Сельское хозяйство, охота и лесоводство в России, 2004 год // Статистический сборник. М.: Росстат. 2004. 478 с.

217. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В. Лабораторная диагностика качества органического вещества почвы // Методы исследования органического вещества почв. Владимир. 2005. С. 214-229.

218. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В. Структурно-функциональное состояние органического вещества почвы // Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв / ред. В.Н. Кудеяров. М.: Наука, 2006. С. 230-247.

219. Семенов С.М. Антропогенное возмущение глобального цикла С02. //Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий. Проблема Киотского протокола. М.: Наука. 2006. С. 165-182.

220. Скоропанов С.Г., Шабунина М.М., Пашина Т.Н. Интенсивность дыхания почвы и ее плодородие // Основные результаты НИР института за 1958 г. Минск., 1960. С. 178-182.

221. Смагин A.B. Газовая фаза почв. М.: Изд. Московского ун-та. 1999. 200 с.

222. Смагин A.B. Газовая фаза почв. М.: Изд. Московского ун-та. 2005. 300 с.

223. Смагин A.B. Газовая функция почв II Почвоведение. 2000. № 10. С. 1211-1223.

224. Смагин A.B. Формирование структуры песчаных почв при сукцессиях сосновых лесов. Автореф. дис. канд. биол. наук. М. 1991. 21 с.

225. Смагин A.B., Савельев A.A., Смагина М.В. Организация песчаных горизонтов почв сосновых БГЦ (уровень системы почвенных горизонтов) // Почвоведение. 1992. № 9. С. 120-130.

226. Смагина М.В. Зимнее разложение клетчатки в торфе // Тез. докл. YII съезда ВМО. Алма-Ата. 1985. т.6. С. 181.

227. Смагина M.B. Микроорганизмы и экологические особенности трансформации органического вещества в осушаемых болотных лесах. Автореферат дис. канд. биол. наук. Красноярск. 1988. 18 с.

228. Смирнов В.Н. Динамика питательных веществ и биологической активности подзолистых почв южной полосы лесной зоны // Почвоведение. 1958. №7. С. 58-65.

229. Смирнов В.Н. К вопросу о взаимосвязи между продукцией почвенной углекислоты и производительностью лесных почв // Почвоведение. 1995. №.6. С. 21-31.

230. Сорокина O.A., Сорокин Н.Д. Влияние сосняков разного возраста на биологическую активность залежных почв среднего предгорья // Почвоведение. 2007. № 5. С. 621-634.

231. Сорокина O.A., Токавчук В.В. Изменение серых почв залежей под влиянием леса // Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота». Москва. 2008. С. 367-370.

232. Справочник по климату СССР. Л.: Гидрометиздат, 1965. 4.2, вып. 1-18.

233. Справочник по климату СССР. Л.: Гидрометиздат, 1966. 4.2, вып. 19-34.

234. Стенина Т.А. Выделение углекислоты с поверхности тундровых почв // Генетические особенности и плодородие таежных и тундровых почв. Сыктывкар. 1976. С. 34-41.

235. Титлянова A.A. Биологический круговорот углерода в травяных биогеоценозах. Новосибирск: Наука. 1977. 219 с.

236. Титлянова A.A., Булавко Г.И., Кудряшова С.Я., Наумов A.B., Смирнов В.В., Танасиенко A.A. Запасы и потери органического углерода в почвах Сибири//Почвоведение. 1998. № 1. С. 51-59.

237. Титлянова A.A., Кудряшова С.Я., Косых НИ, Шибарева C.B. Биологический круговорот углерода и его изменение под влияниемдеятельности человека на территории южной Сибири //Почвоведение, 2005. №10, С. 1240-1250

238. Титлянова A.A., Кудряшова С.Я., Якушин М.В., Булавко Г.И., Миронычева-Токарева Н.П. Запасы лабильного углерода в экосистемах Западной Сибири II Почвоведение. 1999. №3. С. 332-341.

239. Титлянова A.A., Кудряшова С.Я., Якушин М.В., Булавко Г.И., Миронычева-Токарева Н.П. Запасы углерода в растительном веществе и микробной массе в экосистемах Сибири //Почвоведение. 2001. №8, С. 942-954.

240. Титлянова A.A., Наумов A.B. Потери углерода из почв Западной Сибири при их сельскохозяйственном использовании. Почвоведение. 1995. №11. С. 1357-1362.

241. Титлянова A.A., Тесаржева М. Режимы биологического круговорота. Новосибирск: Наука, 1991. 149 с.

242. Титлянова A.A., Чупрова В.В. Изменение круговорота углерода в связи с различным использованием земель (на примере Красноярского края) // Почвоведение, 2003. №2, С. 211-219.

243. Турусов В.И. Регулирование выделения С02 из почв различными методами и обработками // Увеличение плодородия черноземов и агротехнология выращивания культур. Воронеж, 1984. С. 107-112.

244. Тюлин В.В., Кузнецов Н.К. Содержание углекислого газа в почвенном воздухе и дыхание дерново-подзолистых почв // Труды Кировского СХИ, агрономия. Киров. 1971. Т. 23. Вып. 55. С. 280-288.

245. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Честных О.В. Органический углерод лиственничных лесов России // Хвойные леса бореалъной зоны. Теоретический и научно-практический журнал. 2003. Вып. 1. С. 66-76.

246. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Честных О.В. Пулы углерода фитомассы и почв сосновых лесов России // Хвойные леса бореалъной зоны. Теоретический и научно-практический журнал. 2004а. Вып. 2. С. 13-21.

247. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Честных О.В. Углеродные пулы фитомассы, почв и депонирование углерода в еловых лесах России // Хвойные бореалъной зоны. Теоретический и научно-практический журнал. 20046. Вып. 2. С. 21-30.

248. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Честных О.В., Коровин Г.Н., Зукерт Н.В. Леса России как резервуар органического углерода биосферы // Лесоведение. 2001. № 5. С. 8-23.

249. Ушаков Р.Н. Проблема почвенной засухи в южной части нечерноземной зоны России. М., Наука. 2005. 267 с.

250. Федоров-Давыдов Д.Г. Респираторная активность тундровых биогеоценозов и почв Колымской низменности // Почвоведение, 1997. №3. С. 291-301.

251. А. Федоров-Давыдов Д.Г., Гиличинский ДА. Особенности динамики выделения С02 из мерзлотных почв // Дыхание почвы. НЦБИ РАН. Пущино, 1993. С. 76-101.

252. Фрыдланд В.М. (ред) Почвенная карта РСФСР. Масштаб 1:2500000. ВАСХНИЛ, Гос. Комитет по геодезии и картографии. 1988. 16 с.

253. Фридланд В.М. Почвы Приокско-Террасного государственного заповедника И Материалы по географии и генезису почв лесной зоны Европейской территории СССР. М.: АН СССР. 1955, с. 136-190.

254. Фролова JI.H. Интенсивность выделения углекислоты с поверхности почвы сосновых и еловых лесов Н Труды Коми филиала АН СССР, 1961. Т. 11. С. 123-129.

255. Хмелев В.А. Лессовидные черноземы Западной Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд. 1989. 201 с.

256. Чебакова Н.М. Возможная трансформация растительного покрова Сибири при различных сценариях изменения климата. Авт.дис. докт. биол. наук. Красноярск, 2006. 60 с.

257. Чебыкина Н.В. Интенсивность дыхания почв в посевах клевера // Труды Коми филиала АН СССР, 1978. № 37. С. 13-23

258. Чистотин М.В., Сирин A.A., Дулов Л.Е. Сезонная динамика эмиссии углекислого газа и метана при осушении болота в Московской области для добычи торфа и сельскохозяйственного использования // Агрохимия, 2006. № 6. С. 54-62.

259. Шарков H.H. Совершенствование абсобционного метода определения выделения С02 из почвы в полевых условиях // Почвоведение. 1987. № 1.С. 127-133.

260. Швиденко А.З., Веневский C.B., Нилъссон С. Обобщенная оценка прироста и отпада в лесах России // Устойчивое развитие бореальных лесов. Tp.YTI ежег. Конф. МАИБЛ. М.: ФСЛХ РФ. 1997. С. 191-197.

261. Швиденко А.З., ГЦепащенко Д.Г., Ваганов Е.А., Нилъссон С. Чистая первичная продукция лесных экосистем России: новая оценка // Вестник Российской Академии Наук. 2008. Том 421. № 6. С. 822-825.

262. Шибистова О.Б., Ллойд Д., Колле О., Арнет А., Чебакова Н.М., Золотухин Д.А., Зражевская Г.К., Э.-Д. Шулъце Оценка аккумулирования С02 сосновым древостоем методом микровихревых пульсаций // Доклады АН, 2002. т. 383. С. 1-5.

263. Шкуринов П.И. Выделение углекислоты почвой // Почвоведение и агрохимия. 1972. Вып. 9. С. 82-91.

264. Шпакивская И.М. Эмиссия углекислого газа из буроземов Украинских Карпат // Материалы национальной конференции с междун. участием «Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии». Пущино, 2000. С. 59.

265. Штатное В.И. К методике определения биологической активности почв // Докл. ВАСХНИЛ., 1952. Вып. 6. С. 26-30.

266. Ялынская Е.Е. С02-газообмен почвы и напочвенного покрова в сосняке черничном // Экология, 1999. № 6. С. 411-415.

267. Январева Л.Ф. (ред) Карта категорий земель СССР. Масштаб 1:4000000. Государственный Комитет по геодезии и картографии. Москва. Россия. 1989.

268. Ярошевич И.В., Гетманец А.Я. Изменение биологической активности черноземов при систематическом использовании удобрений // Бюллетень научных работ Института кукурузы., 1973. Вып 2. т. 31. С. 29-32.

269. Ястребов М.Т. Влияние важнейших биологических факторов на состав почвенного воздуха в пойменных почвах реки Клязьмы // Почвоведение, 1958. № 10. С. 81-88.

270. Adam К., Stahr К. C02-Emissionen aus Boden im wurttembergishen Allgau // Mitteilungen der Deutschen Bodencundlichen Gesselshaft. 1997. Vol. 85. II. P. 815-818.

271. Alvarez R., Diaz R.A., Barbero N., Santanatoglia O.J., Blotta L. Soil organic carbon, microbial biomass and C02-C production from three tillage systems И Soil Till. Res. 1995. Vol. 33. P. 17-28.

272. Amato M., Ladd J. N. Decomposition of ,4C-labelled glucose and legume material in soils: properties influencing the accumulation of organic residue С and microbial biomass С // Soil Biol. Biochem. 1992. Vol. 24. P. 455-464.

273. Amthor J.S. Plant respiratory responses to the environmental and their effecs on the carbon balance // Plant-Environment interactions (ed. R.E. Wilkinson). New York. Marcel Decker Inc. 1994. P. 501-554.

274. Anderson J., Domsch K.H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. Vol. 10. P. 215-221.

275. Anderson J.M. Carbon dioxide evolution from two temperate, deciduous woodland soils II J. Appl. Ecol. 1973. Vol. 10. P. 361-378.

276. Anderson T.-H. Microbial eco-physiological indicators to assess soil quality // Agr. Ecosyst. Environ. 2003. Vol. 98. P. 285-293.

277. Anderson T.-H. Physiological analysis of microbial communities in soil: Applications and limitations // Beyond the Biomass (eds. K. Rits, J. Dighton, and K.E. Giller). British Society Soil Sci., A Wiley Sayce Publ., London. 1994. Chapter 7. P. 67-76.

278. Andrews J. A., Harrison K.G., Schlesinger W.H. Separation of root from soil respiration in the fild using stable isotope tracers // Agron. Abstr. 1997. P. 209.

279. Extended Abstracts of 6-th International Carbon dioxide Conference, 2001. Vol. 1. P. 346-349.

280. Baldocchi D. D. Assessing of eddy-covariance technickue for evaluationg caebon dioxide exchange rate of ecosystems: past, present and future // Global Change Biology. 2003. Vol. 9. P. 479-492.

281. Batjes N.H. Total carbon and nitrogen in the soils of the word // Europ. J.Soil Sci. 1996. V. 47. P. 151-163.

282. Behera N., Joshi S.K., Rati D.P. Root contribution to total soil metabolismin a tropical forest from Orissa // For. Ecol. Manag. 1990. Vol. 36. P. 125-134.

283. Belelli Marchesini L., Papale D., Reichstein M., Vuichard N., Tchebakova N., and Valentini R. Carbon balance assessment of a natural steppe of southern Siberia by multiple constraint approach // Biogeosciences. 2007. Vol. 4. P. 581-595.

284. Belelli Marchesini L., Papale D., Vuichard N., Tchebakova N., Valentini R. Multiple constrained NEP assessment of a natural steppe of Hakasia (Russia) // Abstracts of Open Science Conference "The GHG Cycle in the Northern Hemisphere" 2006. P. 93.

285. Belleli Marchezini L. Analyses of the carbon cycle of steppe and old field ecosystems of Central Asia. PhD thesis. 2007. 227 p. (available http://www.unitus.it).

286. Ben-As her J., Cardon D.E., Peters D., Rolston D.E., Biggar J. IV., Phene C.J., Ephrath J.E. Determining root activity distribution by measuring surface carbon dioxide flux // Soil Sci. Soc. Am. J. 1994. Vol. 58. P. 926-930.

287. IS. Billings W.D., Peterson K.M., Shaver G.R., Trent A.W. Root growth, respiration and carbon dioxide carbon evolution in an arctic tundra soil // Arctic Alpine Res. 1977. Vol. 9. P. 129-137.

288. Blagodatsky S.A., Yevdokimov I. V. Extrability of microbial N as influenced by C:N ratio in the flush after drying or fumigation // Biol. Fert. Soils. 1998. Vol. 28. P. 5-11.

289. Bond-Lamberty B, Wang C, Gower S. T. A global relationship between the heterotrophic and autotrophic components of soil respiration // Global Change Biology. 2004. Vol. 10. P. 1756-1766.

290. Boone R.D., Nadelhojfer K. J., Canary J.D., Kaye J.P. Roots exert a strong influence on temperature sensitivity of soil respiration // Nature. 1998. Vol. 396. P. 570-572.

291. Bouwman A.F. Exchange of greenhouse gases between terrestrial ecosystems and the atmosphere // Soils and the Greenhouse Effect. (Ed. A.F. Bouwman). Wiley, Chichester, UK. 1990. P. 61-129.

292. Bouwman A.F., Germon J.C. Special issue: Soils and climate change. Introduction // Biol. Fert. Soils. 1998. Vol. 27. P. 219.

293. Bouwman T.J., Nielsen K.L., Eissenstst D.M., J.P. Lynch Estimating respiration of roots in soil: Interactions with soil CO2, soil temperature and soil water content // Plant and Soil. 1997. Vol. 195. P. 221-232.

294. Brook G.A., Folkoff M.E., Box E.O. A world model of carbon dioxide // Earth Surface Processes andLandforms. 1983. Vol. 8. No. 1 P. 79-88.

295. Brookes P.C., Landman A., Pruden G., Jenkinson D.S. Chloroform fumigation and the release of soil nitrogen: a rapid direct extraction method to measure microbial biomass nitrogen in soil // Soil Biol. Biochem. 1985. Vol.17. P. 837-832.

296. Brown R.J.E., Williams J.P. The freezing of peatland // Technical paper, 1972. Vol. 381. N.R.C. P. 128-138.

297. Brumme R. Mechanism of carbon and nutrient release and retention in beech forest gaps II Plant and soil 1995. Vol. 168-169. P. 593-600.

298. Brumme R., Borken W., Finke S. Hierarchical control on nitrous oxide emissions in forest ecosystems // Global Biogeochemical Cycles. 1999. Vol. 13. P. 1137-1148.

299. Buring P. Organic carbon in the soils of the world // The role of terrestrial vegetation in the global carbon cycle: measurement by remote sensing (ed. Woodwell G.). SCOPE 23. N.Y.: Viley, 1984. P. 91-109.

300. Burton D.L. andBeauchamp E.G. Profile nitrous oxide and carbon dioxide concentrations in a soil subject to freezing // Soil Sci. Soc. Am. J. 1994. Vol. 58. P. 115-122.

301. Catricala C.E., Newkirk K.M., Studler P.A., Melillo J.M. Effect of soil warming on microbial and root respiration // Agron. Abstr. 1997 P. 284.

302. Chamard P., Thiery F., Di Sarra A., Ciattaglia L., De Silvestri L., Grigioni P., Monteleone F., Piacentino S. Interannual variability of atmospheric C02 in Medditerranean: measurements at the island of lampedusa // Tellus. 2003. Vol. 55B. P. 83-93.

303. Chen W., Chen J, Liu J., Cihlar J. Approaches for reducing uncertainties in regional forest carbon balance // Global Biochem Cycles. 2000. Vol. 14. N 3. P. 827-838.

304. Cheshire M. V., Chapman S. J. Influence of the N and P status of plant material and of added N and P on mineralization of C from 14C-labelled ryegrass in soil II Biol. Fert. Soils. 1996. Vol. 21. P. 166-170.

305. Christensen S., Tiedje J.M. Brief and vigorous N20 production by soil at spring thaw //J. Soil Sci. 1990. Vol. 41. P. 1-4.

306. Ciais P., Tans P.P., Trolier M., White J.W.C., Francey R.J. A large13 12northern hemisphere terrestrial C02 sink indicated by the C/ C ratio of atmospheric C02 // Science. 1995. Vol. 269. P. 1098-1102.

307. Ciais Ph., Reichstein M., ViovyN., Granier A., Ogee J., Allard V., Aubinet M., Buchmann N., Bernhofer Chr., Carrara F. Europe-wide reduction in primary productivity caused by the heat and drought in 2003 // Nature. 2005. Vol. 437. P. 529-533.

308. Coleman D.C. Compartmental analysis of "total soil respiration" : an exploratory study // Oikos. 1973. Vol. 24. P. 361-366.

309. Conant R.T., Drijber R.A., Haddix M.L., Parton W.J., Paul E.A., Plante P.A., Six J., Steinweg M. Sensitivity of organic matter decomposition to warming varies with its quality II Global Change Biology. 2008. Vol. 14. P. 1-10.

310. Cox P.M., Betts R.A., Jones C.D., Spall S.A., Totterdel I.J. Acceleration of global warming due to carbon due to carbon cycle feedbacks in a coupled climate model II Nature. 2000. Vol. 408. P. 184-187.

311. Cropper W.P., H.I.Gholz In situ needle and fine root respiration in mature slash pine {Pinus elliottii) trees // Can. J. For. Res. 1991. Vol. 21. P. 1589-1595.

312. Cubasch M. Projections of future climate change // Third Assessment Report, Working Group I of the IPCC. Cambrige University Press, Cambridge. 2001. P. 525-582.

313. Dadal R.S., Bridge B.J. Aggregation and organic matter storage in subhumid and semi-arid soils. Structure and organic matter storage in agricultural soil. Carter M.R., Stewart B.A. (Eds). CRC Press: Boca Raton. FL. 1996. P. 263-307.

314. Davidson E.A. and Ackerman I.L. Changes in carbon inventories following cultivationof previously untilled soils //Biogeochemistry.1993. Vol. 20. P. 161-193.

315. Davidson E.A., Janssens LA. Luo Y. On the variability of respiration in terrestrial ecosystems moving beyond Qi0 // Global Change Biology. 2006. Vol. 12. P. 154-164.

316. Davidson E.A., Savage K., Verchot L. V., Navarro R. Minimizing artifacts and biases in chamber-based measurements of soil respiration // Agric. Forest Meteorology. 2002. Vol. 113. P. 21-37.

317. Degryze S., Six J., Paustian K., Morris S.J., Paul E.A., Merckx R. Soil organic carbon pool changes following land-use conversions // Global Change Biology. 2004. Vol. 10. P. 1120-1132.

318. Dejoux J.F., Recous S., Meynard J.M., Trinsoutrot L, Leterme P. The fate of nitrogen from winter-frozen rapeseed leaves: mineralization, fluxes to the environmental and uptake by rapeseed crop in spring // Plant and Soil. 2000. Vol. 218. P. 257-272.

319. Deluca T.H., Keeney D.R., McCarty G.W. Effect of freeze-thaw events on mineralization of soil nitrogen// Biol. Fert. Soils. 1992. Vol. 14. P. 116-120.

320. Dorr H., Miinnich K.O. Annual variation in soil respiration in selected areas of the temperate zone // Tellus B. 1987. Vol. 39. P. 114-121.

321. Dorsch P., Palojarvi A., Mommertz S. Overwinter greenhouse gas fluxes in two contrasting agricultural habitats // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2004. Vol. 70. P. 117-133.

322. Dugas W.A., Heuer M.L., Mayeux H.S. Carbon dioxide fluxes over bermudagrass, native prairie, and sorgum // Agricultural and Forest Meteorology. 1999. Vol. 93. P. 121-139.

323. Edwards A.C., Ceasey J., Cresser M.S. Soil freezing effects on upland stream solute chemistry // Water Research. 1986 Vol. 20. P. 831-834.

324. Edwards.A.C, Reichle D.E., D.A. Crossley The role of soil invertebrates in turnorver of organic matter and nutrients // Analysis of temperate Forest Ecosystems (Ed. Reihle D.E.). Springer-Verlag, New York, 1970. P. 12-172.

325. Edwards N. T. Root and soil respiration responses to ozone in Pinus taeda L. seedlings // New Phitol. 1991. Vol. 118. P. 315-321.

326. Edwards N.T., Harris W.F. Carbon cycling in a mixed deciduous forest floor II Ecology. 1977. Vol. 58. P. 431-437.

327. Edwards N.T., Ross-Todd B.M. Soil carbon dynamics in a mixed deciduous forest following clear-cutting with and without residue removal // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1983. Vol. 47. P. 1014-1021.

328. Edwards N.T., Soilings P. Continuous measurement of carbon dioxide evolution from partitioned forest floor components // Ecology. 1973. Vol. 54. P. 406-412.

329. Entiquez S., Duarte C.M., Sand-Jensen K. Patterns in decomposition rates among photosynthetic organisms: the importance of detritus C:N:P content // Oecologia. 1993. Vol. 94. C. 457-471.

330. Epron D., Farque L., Lucot E. Soil C02 efflux in a beech forest: dependence on soil temperature and water content // Annals of Forest Science. 1999a. Vol. 56. P. 221-256.

331. Epron D., Farque L., Lucot E. Soil C02 efflux in a beech forest: the contribution of root respiration // Annals of Forest Science. 1999b. Vol. 56. P. 289295.

332. Ewel K.C., Cropper W.P., Gholz H.L. Soil C02 evolution in Florida slash pine plantations. 1. Importance of root respiration // Can. J. For. Res. 1987. Vol. 17. P. 325-329.

333. FiererN., Craine J.M., McLauchlan K., Schimel J.P. Litter quality and the temperature sensitivity of decomposition // Ecology. 2005. Vol. 86. 320-326.

334. Fierer N., Schimel J. A proposed mechnism for the pulse in carbon dioxide production commonly observed following the rapid rewetting of a dry soil // Soil Sci. Soc. Am. J. 2003. Vol. 67. P. 798-805.

335. Fierer N., Schimel J. Effects of drying-rewetting frequency on soil carbon and nitrogen transformations II Soil Biol. Biochem. 2002. Vol. 34. P. 777-787.

336. Flanagan P. W., Van Cleve K. Microbial biomass, respiration and nutrient cycling in a black spruce taiga ecosystem // Ecol. Bull. 1977. Vol. 25. P. 261-273.

337. Flessa H., Dorsch P., Beese F. Seasonal variation of N20 and CH4 fluxes in differently managed arable soils in southern Germany // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100 (32). P. 115-124.

338. Frank A.B., Dugas W.A. Carbon dioxide fluxes over a northern, semiarid, mixed-grass prairie // Agricultural and Forest Meteorology. 2001. Vol. 108. P. 317326.

339. Frank A.B., Liebig M.A., Hanson J.D. Soil carbon dioxide fluxes in northern semiarid grassland // Soil Biol Biochem. 2002. Vol. 34. P. 1235-1241.

340. Freijer J.I., Bouten W. A comparison of field methods for measurement soil carbon dioxide evolution: experiment and simulation // Plant and Soil, 1991. Vol. 135 (1). P. 133-142.

341. Fung I.Y., Tucker C.J., Prentice K.C. Application of advanced very high resolution radiometer vegetation index to study atmosphere-biosphere exchange of CO 2//J. Geoph. Res. 1987. Vol. 93. P. 2999-3015.

342. Garret H.E., Cox D.S. Carbon dioxide evolution from the floor of an oak-hickory forest // SoilSci. Soc Am. Proc. 1973. Vol. 37. P. 641:644.

343. Garten C.T. Soil carbon storage beneath recently established tree plantations in Tennessee and South Carolina, USA // Biomass Bioenerg. 2002. Vol. 23. P. 93-102.

344. Glaser B., Lehmann J., Fiihrboter M., Solomon D., Zech W. Carbon and nitrogen mineralization in cultivatedand natural savanna soils of Nothern Tanzania // Biol. Fert. Soils. 2001. Vol. 33. P. 301-309.

345. Gloser J., Tesarova M. Litter, soil and root respiration measurements. An improved compartmental analysis method // Pedobiologia. 1978. Vol. 18. P. 76-81.

346. Goulden M.L., Wofsy S.C., Harden J.W., Trumbore S.E., Crill P.M., Gower S.T., Fries T., Daube B.C., Fan S.M., Sutton D.J., Bazzaz A., Munger J.W. Sensitivity of boreal forest carbon balance to soil thaw // Science. 1998 Vol. 279. P. 214-217.

347. Grant R.F., Pattey E. Mathematical modeling of nitrous oxide emission from an agricultural field during spring thaw // Global Biogeochemical Cycles. 1999. Vol. 13(2). P. 679-694.

348. Hanson P.J., Edwards N.T., Garten C.T., Andrews J.A. Separating root and soil microbial contribution to soil respiration: A review of methods and observations // Biogeochemistry. 2000. Vol. 48. P. 115-146.

349. Hantschel R., Flessa II., Beese F. An automated microcosm system for studying soil ecological processes // Soil Sci. Soc. Am. J. 1994. Vol. 58. P. 401-404.

350. HaynesB.E, Gower S.T. Belowground carbon allocation in unfertilized and fertilized red pine plantation in nothermn Wisconsin // Three Physiol. 1995. Vol. 15. P. 317-325.

351. Hendrickson O.O., Robinson J.B. Effects of roots and litters on mineralization processes in forest soil I I Plant and Soil. 1984. Vol. 80. P. 391-405.

352. Henebry G.M. Carbon in idle croplands //Nature. 2009. Vol. 457(26). P. 1089-1090.

353. Herrmann A., Witter E. Sources of C and N contributing to the flush in mineralization upon freeze thaw cycles in soils // Soil Biol. Biochem. 2002. Vol. 34. P. 1495-1505.

354. Hibbard K.A., Law B.E., Reichstein M., Sulzman J. An analysis of soil respiration across northern hemisphere temperate ecosystems // Biogeochemistry. 2005. Vol. 73. P. 29-70.

355. Horwath W.R., Pregitzer K.S., Paul E.A. 14C allocation in three soil systems // Three Physiol. 1994. Vol. 14. P. 1163-1176.

356. Houghton R.A. Changes in storage of terrestrial carbon since 1850 // Soils and Global Change. CRC Lewis. 1995. P. 45-65.

357. Houghton R.A. Revised estimates of the annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use and land management 1850-2000 // Tellus. 2003. 55B. P. 378-390.

358. Houghton R.A. The annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use 1850-1990 // Tellus B. 1999. Vol. 51. P. 298-313.

359. Houghton R.A., Davidson E.A., Woodwell G.M. Missing sinks, feedbacks, and understanding the role of terrestrial ecosystems in the global carbon balance // Global Biochem. Cycles. 1998. Vol. 12(1). P. 25-34.

360. Houghton R.A., Scole D.L. Carbon // The Earth as transformed by human action. Cambridge: Cambridge Univ. Press. 1990. P. 393-412.

361. Houghton R.A., Woodwell G.M. Global climatic change // Sci. Am. 1989. Vol. 260. p. 36-44.

362. IPCC. Scientific assessment report. Cambridge, UK: Cambridge University Press. 1990.

363. IPCC. Special report on land use, land use change, and forestry Cambridge, UK: Cambridge University Press. 2000.

364. IPCC. Scientific assessment report. Cambridge, UK: Cambridge University Press. 2001.

365. Isaev A., Korovin G., Zamolodchikov D., Utkin A., Pryaznikov A. Carbon stock and deposition in phytomass of the Russian forests // Water, Air and Soil Pollution. 1995. Vol. 82. P. 247-256.

366. Ito A. A global scale simulation of the C02 exchange between the atmosphere and the terrestrial biosphere with a mechanistic model including stable carbon isotopes, 1953-1999 // Tellus B. 2003. Vol. 55. P. 596-612.

367. Ivarson K.C., Sowden F.J. Effect of frost action and storage of soil at freezing temperatures on the free amino acids, free sugars, and respiratory activity of soil // Can. J. Soil Sci. 1970. Vol. 50. P. 191-198.

368. Janssens I.A., Pilegaard K. Large seasonal changes in Qi0 of soil respiration in a beech forest // Global Change Biology. 2003. Vol. 9. P. 911-918.

369. Jenkinson D.S. Studies on the decomposition of plant materials in soil // J. Soil Set 1977. Vol. 28. P. 424-434.

370. Jenkinson D.S., Hart P.B.S., Rayner J.H., Parry L.C. Modelling the turnover of organic matter in long-term experiments at Rothamsted // INTECOL Bulletin. 1987. Vol. 15. P. 1-8.

371. Joergensen R.G. The fumigation-extraction method to estimate soil microbial biomass: Calibration of the kEC value // Soil Biol. Biochem. 1996. Vol. 28. P. 25-31.

372. Joergensen R.G., Mueller T. The fumigation-extraction method to estimate soil microbial biomass: calibration of the kE^ value // Soil Biol. Biochem. 1996. Vol. 28(1). P. 33-37.

373. Johnson D., Geisinger D. , Walker R., Newman J., Vose J., Eliot K., Ball T. Soil pC02, soil respiration and root activity in C02 fumigated and nitrogen-fertilized ponderosa pine // Plant and Soil. 1994. Vol. 165. P. 129-138.

374. Jones H.G. Plants and microclimate: a quantitative approach to environmental // Plants physiology. Cambridge Univ. Press, New York, 1996.

375. Karhu K., Fritze II., Tuomi M., Vanhala P., Spetz P., Kitunen V., Liski J. Temperature sensitivity of organic matter decomposition in two boreal forest soil profiles II Soil Biol. Biochem. 2010. Vol. 42. 72-82.

376. Kern, J.S., Johnson, M.G. 1993. Conservation tillage impacts on national soil and atmospheric carbon levels. Soil Sci. Soc. Am. J. 53, 200-210.

377. ATS. Kim J.S., Verma B., Clement R.G. Carbon dioxide budget in a temperate grassland ecosystem II J. Geoph. Res. 1992. Vol. 97. P. 6057-6063.

378. Kimball B.A., Lemon E.R. Spectra of air pressure fluctuations at the soil surface II J. Geophys.Res., 1970. Vol. 75. P. 6771-6777.

379. Kimble J.M., Heath L.S., Birdsey R.A., Lai R. (eds) The Potential of US Forest Soils to Sequester Carbon and Mitigate the Greenhouse Effect. CRC Press LLC, Boca Raton, FL. 2003.

380. Kir a T. Carbon cycling //Biological production in a warm temperature Evergreen Oak forest of Japan. (Eds. Kira T., Ono Y. and Hosokawa T.). JIBPY Synthesis. Univ. of Tokyo. 1978. Vol. 18. P. 272-276.

381. Kirschbaum M.U.F. The temperature dependence of organic matter decomposition — still a topic of debate // Soil Biol. Biochem. 2006. Vol. 38. P. 25102518.

382. Kirschbaum M.U.F. The temperature dependence of soil organic matter decomposition, and the effect of global warming on soil organic C storage // Soil Biol. Biochem. 1995. Vol. 27. P. 753-760.

383. Kirschbaum M.U.F. Will changes in soil organic carbon act as a positive or negative feedback on global warming // Biogeochemistry. 2000. Vol. 48. P. 2151.

384. Knorr W., Prentice I. C., House J. I., Holland E. A. Long-term sensitivity of soil carbon turnover to warming //Nature. 2005. Vol. 433 (20). P. 298-301.

385. Koponen H.T., Jaakkola T., Keinanen-Toivola M.M., Kaipainen S., Tuomainen J., Servomaa K., Martikainen P.J. Microbial communities, biomass, and activities in soils as affected by freeze thaw cycles // Soil Biol Biochem. 2006. Vol. 38. P. 1861-1871.

386. Koponen H.T., Martikainen P.J. Soil water content and freezing temperature affect freeze-thaw related N20 production in organic soil // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2004. Vol. 69. P. 213-219.

387. Koursceth A., Henriksen T.M., Bakken L.R. Temporal changes in mineralization and immobilization of N during degradation of plant materials: implications for the plant N-supply and nitrogen losses // Soil Biol. Biochem. 2002. Vol. 34. P. 789-799.

388. Kovalenko C.G., Ivarson K.C., Cameron D.R. Effect of moisture content, temperature and nitrogen fertilization on carbon dioxide evolution from field soils // Soil Biol. Biochem. 1978. Vol. 10. P. 417-423.

389. Kucera C.L., Kirkham D.R. Soil respiration studies in tall grass prairie in Missouri //Ecology. 1971. Vol. 52. P. 912-915.

390. Kudeyarov V.N., Kurganova I.N. Balance of C02-C on Russian Territory -Emission of soil C02 // Proceedings of Open Science Conference on The GHG cycle in northern hemisphere. Sissi-Lassithi, Crete, 14-18 November 2006. P. 128.

391. Kudeyarov V.N., Kurganova IN. Carbon dioxide emission and net primary production of Russian terrestrial ecosystems // Biol. Fertil. Soils. 1998. Vol. 27. P. 246-250.

392. Kurganova I., Lopes de Gerenyu V, Rozanova L., Sapronov D., Myakshina T., Kudeyarov V. Annual and seasonal C02 fluxes from Russian southern taiga soils // Tellus B. 2003. Vol. 55. P. 338-344.

393. Kurganova I., Lopes de Gerenyu V, Sapronov D. C02 Emissions from Russian South-taiga soils as affected by temperature and land use // Extended Abstracts of 6-th International Carbon Dioxide Conference. Sendai, Japan, October 1-5, 2001. P. 540-543.

394. Kurganova I, Teepe R., Loftfield N. Influence of freeze-thaw events on carbon dioxide emission from soil at different moisture and land use. Carbon Balance and Management. 2007. 2:2. P. 1-9.

395. Kurganova I.N. Carbon dioxide emission from soils of Russian terrestrial ecosystems. Interim Report, IR-02-070. 2003. HAS A, Laxenburg, Austria, (web: www. iiasa. ac. at) 64p.

396. Kurganova I.N., Kudeyarov V.N., Lopes de Gerenyu V.O. Updated estimate of carbon balance on Russian Territory // Tellus B. 2010. (accepted)

397. Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O. Assessment of changes in soil organic carbon storage in soils of Russia, 1990-2020. Eurasian Soil Sci. 2008. Supplement. Vol. 41. N 13. P. 1371-1377.

398. Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O. Temperature response of soil respiration: interannual variability and effect of land use // Extended abstracts of

399. VIII international carbon dioxide conference, Jena, Germany, September 13-18, 2009.

400. Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O., Myakshina T.N., Sapronov D.V, Lichko V.I., Yermolaev A.M. Changes in the carbon stocks of former croplands in Russia//Zernes Uko Mokslai, 2008. Vol. 15. N4. P. 10-15.

401. Kuzyakov Ya., Domansky G. Carbon inputs by plants into the soil. Review II J. PlantNutr. SoilSci. 2000. Vol. 163. P. 421-431.

402. Kuzyakov Ya., Kretzchmar A., Stahr K. Contribution of Lolium perene rhizodepozition to carbon turnover of pasture soils // Plant and Soils. 1999. Vol. 213. P. 127-136.

403. Kuzyakov Ya., Larionova A. Two flows of root-derived CO2 root and rhizomicrobial respiration - a review of estimation approaches // J. Soil Sci.Plant Nutr. 2005. Vol. 4. P.503-521.

404. Lai R., Follett R.F., Kimble J., Cole C.V. Managing US cropland to sequester carbon in soil II J. Soil Water Covcerv. 1999. Vol. 54. P. 374-381.

405. Lai R., Kimble J., Follet R. Land use and soil C polls in terrestrial ecosystems. In Advances in Soil Science. Management and Soil Sequestration in Soil (eds. E.R. Lai et al.) CRC, Lewis, Boca Raton, Fla., 1997. p. 1-10.

406. Larionova A.A., Rozonova L.N., Yevdokimov I.V., Yermolayev A.M., Kurganova I.N., Blagodatsky S.A. Land-use change and management effects on carbon sequestration in soils of Russia's South Taiga zone // Tellus B. 2003. Vol. 55. P. 331-337.

407. Larionova A.A., Sapronov D.V. The contribution of roots and microorganisms to the C02 emission from gray forest and soddy-podzolic soils // Eurasian Soil Science. 2004. Vol. 41. Supplement 13. P. 65-69.

408. Larionova A.A., Yermolaev A.M., Blagodatsky S.A., Rozanova L.N., Yevdokimov I. V., Orlinsky D.B. Soil respiration and carbon balance of gray forest soils as affected by land use I I Biol. Fertil. Soils. 1998. Vol. 27. P. 251-257.

409. Larionova A.A., Yevdokimov I. V., Bykhovets S.S. Temperature response of soil respiration is dependent on readily decomposable C // Biogeoscience. 2007. Vol. 4. P. 1073-1081.

410. Larsen K.S., Jonasson S., Michelsen A. Repeated freeze-thaw cycles and their effect on biological processes in two arctic ecosystem types // Applied Soil Ecology. 2002. Vol. 21. P. 187-195.

411. Leith H., Ovellete R. Studies on the vegetation of the gaspe peninsula II. The soil respiration of some plants communities // Can. J. Bot. 1962. Vol. 40. P. 127-140.

412. Lemon E. Aerodynamic studies of C02 exchange between the atmosphere and the plant // Harvesting the sun. 1967. P. 263-290.

413. Lin G., Ehleringer J.R., Ryygiewcz P.T., Johnson M.G., Tingay D.T. Elevated C02 increases belowground respiration in California grassland // Oecologia. 1999. Vol. 108. P. 130-137.

414. Lloyd J. and Taylor J. A. On the temperature dependence of soil respiration // Functional ecology. 1994. V. 8: 315-323.

415. Loftfield N., Flessa H, Augustin J., Beese F. Automated gas chromatographic system for rapid analysis of atmospheric trace gases: methane, carbon dioxide and nitrous oxide // J. Envir. Qual. 1997. Vol. 26. P. 560-564.

416. Lomander A., Katterer T., Andren O. Carbon dioxide evolution from top-and subsoil as affected by moisture and constant and fluctuation temperature // Soil Biol Biochem. 1998. Vol. 30 (14). P. 2017-2022.

417. Lopes de Gerenyu V.O.L Kurganova I.N., Rozanova L.N. Temperature control of organic matter decomposition in soils depending on soil type, land use and water content II Abstracts ofEurosoil Congress. September 4th 12th, Freiburg. 2004. P. 357.

418. Lopes de Gerenyu V., Kurganova I., Kuzyakov Ya. Carbon pools and sequestration in former arable Chernozems depending on restoration period. Ekologjia. 2008. Vol.54. N4. P. 38-44.

419. Lu S., Mattson K.G., Zaerr J.B., Marshall J.D. Root respiration of Douglas-fir seedlings: effects of N concentration // Soil Biol. Biochem. 1998. Vol. 30. P. 331-336.

420. Lundegadh H. Carbon dioxide evolution and crop growth // Soil Sci. 1927. Vol. 23. P. 417-453.

421. Lundegardh H. Der Kreislauf der Kohlensaure in der Natur. Jena. G Fischer. 1924. 308 s.

422. Lyuri D.J., Goryachkin S. V., Karavaeva N.A. The carbon sequestration in post-acrogenic ecosystems of European Russia // Proceeding of International Symposium on Organic Matter Dynamics in Agro-Ecosystems. Poitiers-France, 2007. P. 394-396.

423. Maljanen M., Martikinen P. J., Walden J., Silvova J. C02 exchange in an . organic field growing barley or grass in eastern Finland // Global Change Biology. 2001. Vol. 7. P. 679-692.

424. Martens D.A. Plant residue biochemistry regulates soil carbon cycling and carbon sequestration // Soil Biol. Biochem. 2000. Vol. 32 P. 361-369.

425. Matzner E., Borken W. Do freeze-thaw events enhance C and N losses from soils of different ecosystems? A review. // Europ. J. Soil Sci. 2008. Vol. 59. P. 274—284.

426. Mikhailova E.A., Post C.J. Organic carbon stocks in the Russian Chernozems II Europ. Soil Sci. 2006. Vol. 57. P. 330-336.

427. MorkvedP.T., Dorsch P., Henriksen T.M., Bakken L.R. N20 emissions and product ratios of nitrification and denitrification as affected by freezing and thawing II Soil Biol. Biochem. 2006. Vol. 38. P. 3411-3420.

428. Morley C.R., Trofimov J.A., Coleman D.C., Cambardella C. Effects of freeze-thaw stress on bacterial population on soil microcosms // Microbial Ecology. 1983. Vol. 9. P. 329-340.

429. Morris, S.J., Bohm, S., Haile-Mariam, S., Paul, E.A., Evaluation of carbon accrual in afforested agricultural soils // Global Change Biology. 2007. Vol. 13. P. 1145-1156.

430. Nakane K. Camparative studies of cycling of soil organic carbon in three primaval moists forests II Jap. J. Ecology. 1980. Vol. 30. Vol. 155-172.

431. Nakane K., Kira T. Dynamics of soil organic matters in a beech/fir forest on Mt. Odaugehara and other climax forest // Proc. An. Meet. Ecol. Soc. Jap. 1978. Vol. 25. P. 25.

432. Nakane K., Kohno T., Horikoshi T. Root respiration before and just after clear-felling in mature deciduous broad-leaved forest // Ecol. Res. 1996. Vol. 11. P. 111-119.

433. Nakane K., Yamamoto M., Tsubota H. Estimation of root respiration rate in a mature forest ecosystems II Jap. J. Ecology. 1983. Vol. 33. P. 397-408.

434. Nakatsubo T., Bekku Y., Kume A., Koizumi H. Respiration of the below ground parts of vaskular plants : its contribution to total soil respiration on a successional glacier foreland in NY-Alesund, Svalbard // Polar Res. 1998. Vol.17. P. 53-59.

435. Nakayma F.S., Kimbal B.A. Soil carbon dioxide distribution and flux within the open top chamber // Argon. J. 1988. Vol. 80 (3). P. 394-398.

436. Oechel W., Vourlitis G., Hastings S. Cold season CO2 emissions from arctic soils // Global Biogeoch. Cycles. 1997. Vol. 11 (2). P. 163-172.

437. Pajari B. Soil respiration in a poor upland site of Scots pine stand subjected to elevated temperatures and atmospheric carbon concentration // Plant and Soil. 1995. Vol. 168-169. P. 563-570.

438. Panikov N.S., Dedysh S.N. Cold season CH4 and C02 emission from boreal peat bogs (West Siberia): Winter fluxes and thaw activation dynamics // Global Biogeochemical Cycles. 2000. Vol. 14. P. 1071-1080.

439. Panikov N.S., Flanagan P.W., Oechel W.C., Mastepanov M.A., Christensen T.R. Microbial activity in soils frozen to below -39°C // Soil Biol.Biochem. 2006. Vol. 38. P.785-794.

440. Panikov N.S., Gorbenko A.J. The dynamics of gas exchange between soil and atmosphere in relation to plant microbe interactions: fluxes measuring and modeling // Ecol. Bull Copenhagen. 1992. Vol. 42. P. 53-61.

441. Partem W.J., Schimel D.S., Cole С. V, Ojima D.S. Analysis of Factors Controlling Soil Organic Matter Levels in Great Plains Grasslands // Soil Sci. Soc. Am. J. 1987. Vol. 51. P. 1173-1179.

442. Paul E.A. (ed) Soil microbiology, ecology, and biochemistry. 3-d edition. Academic Press Elsiver. Oxford. UK. 2007. 532 p.

443. Paul E.A. Dynamics of organic matter in soils // Plant and Soil. 1984. Vol. 76. P. 275-285.

444. Paul E.A., Follett R.F., Leavitt S.W., Halvorson A., Peterson G.A., Lyon D.J. Radiocarbon Dating for determination of soil organic matter pool sizes and dynamics// Soil Sci Soc.Am. J. 1997. Vol. 61. P. 1058-1066.

445. Paul E.A., Morris S.J., Six J., Paustian K., Gregorich E.G. Interpretation of soil carbon and nitrogen dynamics in agricultural and afforested soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 2003. Vol. 67. P. 1620-1628.

446. Paul K.I., Polglase P.J., Nyakuengama J.G., Khanna P.K. Change in soil carbon following afforestation // Forest Ecol. Manag. 2002. Vol. 168. P. 241-257.

447. Paustian K., Andren O., Janzen H. H., Lai R., Smith P., Tian G., Tiessen H., Van NoordwijkM. and Woomer P. L. Agricultural soils as a sink to mitigate CO2 emissions // Soil Use Manag. 1997. Vol. 13. P. 230-244.

448. Paustian K., Six J., Elliott E. Т., Hunt H. W. Management options for reducing C02 emissions from agricultural soils // Biogeochemistry. 2000. Vol. 48. P. 147-163.

449. Pavelka M., Acosta M., Marek M.V., Kutsch W., Janous D. Dependence of the Q10 values on the depth of the soil temperature measuring point // Plant and Soil. 2007. Vol. 292. N 1-2. P. 171-179.

450. Perrin D., Laitat E., Yernaux M., Mezoesy O., Aubinet M. Temporal and spatial changes in the soil CO2 efflux in a mixed temperate forest (Vielsalm, Belgium) // Comparative biochemistry and Physiology: SEB Abstracts, 2003. Vol. 134(3). P. 191.

451. Phillipson J., Putman R.J., Steel J., Woodwell R.J. Litter input, litter decomposition and the evolution of carbon dioxide in a beech woodland — Wytham Woods, Oxford // Oecologia. 1975. Vol. 20. P. 203-217.

452. Poulton P.R. The importance of long-term trials in understanding sustainable farming systems: the Rothamsted experience // Austr. J. Exper. Agric. 1995. Vol. 35. P. 825-834.

453. Poulton P.R., Pye E., Hargreaves P.R., Jenkinson D.S. Accumulation of carbon and nitrogen by old arable land reverting to woodland // Global Change Biol 2003. Vol. 9. P. 942-955.

454. Powls on, D.S., Jenkinson, D.S. The effects of biocidal treatments on metabolism in soil. Gamma irradiation,autoclaving, air-drying and fumigation // Soil Biol. Biochem. 1976. Vol. 8. pp. 179-188.

455. Prieme A., Christensen S. Natural perturbations, drying-wetting and freezing-thawing cycles, and the emission of nitrous oxide, carbon dioxide and methane from farmed organic soils // Soil Biol.Biochem. 2001. Vol. 33. P. 20832091.

456. Raich J. W., Potter C.S., Bhagavatti D. Interannual variability in global soil respiration, 1980-94 // Global change Biol. 2002. V. 8. P. 800-812.

457. Raich J.W., W.H. Schlesinger The global carbon dioxide flux in soil respiration and its relationship to vegetation and climate // Tellus. 1992. Vol. 44B. P. 81-89.

458. RamkensP.F.A.M., Van der Plicht J., HassikJ. Soil organic mater dynamic after conversion of arable to pasture II Biol. Fert. Soils. 1999. Vol. 28. P. 277-284.

459. Rayment M., Jarvis P. Temporal and spatial variation of soil CO2 efflux in Canadian boreal forest. // Soil Biol. Biochem. 2000. Vol. 32, p. 35-45.

460. Rayment M. V. Closed chamber systems underestimate soil CO2 efflux // Europ. J Soil Sci. 2000. Vol. 51, 107-110.

461. Reeder J.D., Schuman G.E., Bowman R.A. Soil C and N changes on conservation reserve program lands in the Central Great Plains // Soil and Tillage Research. 1998. Vol. 47. P. 339-349.

462. Reichstein M., Katterer T. K, Andr'en O., Ciais P., Schulze E.-D., Cramer W., Papale D. , Valentini R. Does the temperature sensitivity of decomposition vary with soil organic matter quality? // Biogeosciences Discussions. 2005a. Vol. 2. P. 737-747.

463. Reichstein M., Rey A., Freibauer A., Tenhunen J., Valentini R., Banza J., Casals P., Cheng Yu., Grunzweig J.M., Ievine J., Joffre R., Law B.E., Loustau D.,

464. Reichstein M., Subke J.-A., Angel A.C., Tenhunen J.D. Does the temperature sensitivity of decomposition of soil organic matter depend upon water content, soil horizon, or incubation time? // Global Change Biology. 2005b. Vol. 11. P.1754-1767.

465. Robertson F.A., Meyers R.J.K., Saffigna P.G. Respiration from soil and litter in a sown perennial grass pasture // Aust. J. Soil Res. 1995. Vol. 33. P. 111671178.

466. Robinson D., Scrimgeour C.M. The contribution of plant C to soil C02 measured using 813C // Soil Bio. Biochem. 1995. Vol. 61. P. 466-474.

467. Rochette P., Flanagan L.V. Quantifying rhizosphere respiration in a corn crop under field conditions // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1997. Vol. 61. P. 466-474.

468. Rochette P., Flanagan L.V., Gregorich E.G. Separating soil respiration into plants and soil components using nature abundance of C // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1999.Vol. 63. P. 207-213.

469. Ross D.J. Effects of freezing and thawing on some grassland topsoils on oxygen uptakes and dehydrogenase activities // Soil Biology & Biochemistry. 1972. Vol.4. P. 115-117.

470. Russal S.A., R.P. Voroney Carbon dioxide efflux from the floor of a boreal aspen forest 1. Relationship to environmental variables and estimates of C respired // Can J. Soil Sci. 1998. Vol. 78. P. 301-310.

471. RustadL.E., Huntington T.G. and Boone R.D. Controls on soil respiration: Implication for climate change //Biogeochemistry. 2000. Vol. 48. P. 1-6.

472. Ratter A.J. , Morton A.J. A predictive model of rainfall interception in forest: III. Sensitivity of the model to stand parameters and meteorological variables // J. Appl. Ecol. 1977. Vol. 14. P. 567-588.

473. Sarmiento L., Bottner P. Carbon and nitrogen dynamics in two soils with different fallow times in the high tropical Andes: indications for fertility restoration II Applied Soil Ecology. 2002. Vol. 19. P. 79-89.

474. Scheffer F., Schachtschabel P. Lernbuch der Bodenkunde. Enke. Stuttgart. Germany. 1992.

475. Schimel D.S., House J.I., Hibbard K.A. et al. Recent patterns and mechanisms of carbon exchange by terrestrial ecosystems // Nature. 2001. Vol. 414. P. 169-172.

476. Schimel J.P., Clein J.S. Microbial response to freeze-thaw cycles in tundra and taiga soils //Soil Biol. Bioch. 1996. Vol. 28. P. 1061-1066.

477. Schleiser G.H. The response of C02 evolution from soils to global temperature change IIZ. Naturforsch. 1982. Vol. 37A. P. 287-291.

478. Schlesinger W.H. Changes in soil carbon storage and associated properties with disturbance and recovery // The Changing Carbon Cycle: a Global Analysis (eds J.R. Trabalka, D.E. Reichle). Springer, New York. 1986. 315p.

479. Schlesinger W.H. Carbon balance in terrestrial detritus // Ann.Rev.Ecol. Systematics. 1977. Vol. 8. P. 51-81.

480. Schlesinger W.H. Carbon sequestration in soils //Science. 1999. Vol. 284. P. 2095.

481. Schlesinger W.H. Carbon sequestration in soils: some cautions amidst optimism //Agriculture, Ecosystems and Environment. 2000. Vol. 82. P. 121-127.

482. Schlesinger W.H. Changes in soil carbon storage and associated properties with disturbance and recovery // The Changing Carbon Cycle: a Global Analysis (eds. Trabalka J.R., Reichle D.E.). Springer, New York. 1986.

483. Schlesinger W.H., Andrews J.A. Soil respiration and global carbon cycle // Biogeochemistry. 2000. Vol. 48. P. 7-20.

484. Scopp J., Lawson M.D., Doran J.W. Steady-state aerobic microbial activity as a function of soil water content // Soil Sci. Soc. Am. J. 1990. Vol. 54. P 1619-1625.

485. Shvidenko A., Nilsson S. A synthesis of the impact of Russian forests on the global carbon budget for 1961-1998 //Tellus B. 2003. Vol. 55. P. 391-415.

486. Shvidenko A., Schepachenko D., McCallum I., Kraxner F., Nilsson S., Maksyutov S. Terrestrial ecosystems full carbon account for Russia: a reanalysis // Abstracts of 8-th International CO2 Conference. Jena, Germany. 2009.

487. Silver W.L., Osterlag R., Lugo A.E. The potential for carbon sequestration through reforestation of abandoned tropical agricultural and pasture lands // Restor. Ecology. 2000. Vol. 8. P. 394-407.

488. Silvola J., Aim J., Ahlholm U., Nukanen II., Martikainen P.J. The contribution of plant-root C02 fluxes from organic soils // Biol. Fert. Soils. 1996a. Vol. 23. P. 126-131.

489. Silvola J., Aim J., Alholm U., Nykanen II., Martikainen P.J. C02 fluxes from peat in boreal mires under varying temperature and moisture conditions //J. Ecol. 1996b. Vol. 84. P. 219-228.

490. Singh J.S., Gupta S.R. Plant decomposition and soil respiration in terrestrial ecosystems II Botanical Rev. 1977. Vol. 43 (4). P. 449-528.

491. Singh K.P., Shekhar C. Seasonal pattern of total soil respiration, its fractionation and soil carbon balance in wheat-maize rotation cropland at Varanasi // Pedologia. 1986. Vol. 29 (5). P. 305-318.

492. Six J., Callewaert P., Lenders S. Measurement and understanding carbon storage in afforested soils by physical fractionation // Soil Sci. Soc. Am. J. 2002a. Vol. 66. P. 1981-1987.

493. Six J., Conant R.T., Paul E.A., Paustian K. Stabilisation mechanisms of soil organic matter: implications for C-saturation of soil // Plant and Soil. 2002b. Vol. 241. P. 155-176.

494. Skogland T., Lomeland S., Goksoyr J. Respiratory burst after freezing and thawing of soil: Experiments with soil bacteria // Soil Biol. Biochem. 1988. Vol. 20. P. 851-856.

495. Smith J., Smith P., Wattenbach M., Gottschalk P., Romanenkov V., Shevtsova L., Sirotenko O., Rukhovich D., Koroleva P., Romanenko I., Lisovoi N.

496. Projected changes in the organic carbon stocks of cropland mineral soils of European Russia and the Ukraine, 1990-2070 // Global Change Biology. 2007. Vol. 13. P. 342-356.

497. Smith P. Monitoring and verification of soil carbon changes under Article 3.4 of the Kyoto Protocol //Soil Use and Management. 2004a Vol. 20. P. 264-270.

498. Smith P. Soils as carbon sinks: the global context // Soil Use and Management. 2004b. Vol. 20. P. 212-218.

499. Sorensen L. The influence of clay on the rate of decay of amino acid metabolites synthesized in soil during decomposition of cellulose. Soil Biol. Biochem. 1974.Vol. 7. P. 171-177.

500. Soulides D.A., Allison F.E. Effects of drying and freezing soils on carbon dioxide production, available mineral nutrients, aggregation, and bacterial population // Soil Science. 1961. Vol. 91. P. 291-298.

501. Stolbovoi V. Soils of Russia: Correlated with the Revised Legend of the FAO Soil Map of the World and World Reference Base for Soil Resources. International Institute for Applied System Analysis Laxenburg, Austria. 2000. 113 p.

502. Sim O.J., Campbell J., Law B.E. et al. Dynamics of carbon storage in soils and detritus across chronosequences of different forest types in the Pacific Northwest, USA // Global Change Biology. 2004. Vol. 10 P. 1470-1481,

503. Suyker A.E., Verma S.B., Burba G.G. Interannual variability in net C02 exchange of a native prarie // Global Change Biology. 2003. Vol. 9. P. 255-265.

504. Swinnen J. Evaluation of the use of a model rhisodeposition technique to separate root and microbial respiration in soil // Plant and Soil. 1994. Vol. 165. P. 89-101.

505. Tans P.P. The global predicament we are in // Extended abstracts of VIII international carbon dioxide conference, Jena, Germany, September 13-18, 2009.

506. Tate K.R., Ross D.J., o'Brien B.J., Kelliher F.M. Carbon storage and turnover and respiratory activity in the litter aand soil of an old growth southern beech (Nothofagus) forest // Soil Biol. Biochem. 1993. Vol. 25. P. 1601 -1612.

507. Teepe R., Brumme R., Beese F. Nitrous oxide emission from frozen soils under agricultural, fallow and forest land // Soil Biol. Biochem. 2000. Vol. 32. P. 1807-1810.

508. Teepe R., Brumme R., Beese F. Nitrous oxide emission from soil during freezing and thawing periods // Soil Biol. Biochem. 2001. Vol. 33. P. 1269-1275.

509. Teepe R., Ludwig B. Variability of C02 and N20 emissions during freeze-thaw cycles: results of model experiments on undisturbed forest-soil cores // J. Plant Nut?'. SoilSci. 2004. Vol. 167. P. 153-159.

510. Thierron V, Laudelout H. Contribution of root respiration to total C02 efflux from the soil of a deciduous forest // Can. J. For. Res. 1996. Vol. 26. P. 11421148.i \

511. Trumbore S.E., Davidson E.A., Barbosa de Camargo P., Nepstad D.S., Martinelli L.A. Below ground cycling of carbon in forest and pastures of Eastern Amazonia // Global Biogeochem. Cycles. 1995. Vol. 9. P. 515-528.

512. Uchida M., Nakatsubo T., Horikoshi T., Nakane K. Contribution of microorganisms to the carbon dynamics in black spruce (Picea mariana) forest soil in Canada // Ecol. Res. 1998. Vol. 13. P. 17-26,

513. Utkin A.I., Zamolodchikov D.G., Korovin G.N., Chestnykh O.V. Reserves and density of organic carbon in forests of Russia // The Role of Boreal

514. Forests and Forestry in the Global Carbon Budget. Proceedings of IBFRA 2000 Conference. May 8-12, 2000. Edmonton, Alberta, Canada. Edmonton: Canadian Forest service. 2002. P. 227-240.

515. Van Gestel, M., Merckx., R., Vlassak, K. Microbial biomass response to soil drying and rewetting. The fate of fast- and slow-growing microorganisms in soils from different climates. // Soil Biol. Biochem. 1993. Vol. 25. P. 109-123

516. Vance E.D., Brookes P.C., Jenkinson D.S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C // Soil Biol. Biochem. 1987. Vol. 19. P. 703707.

517. Vedrova E.F., Pleshicov F.I., Kaplunov V.YA. Net ecosystem production of boreal larch ecosystems on the Yenisei Transect //Mitigaion and Adaption Strategies for Global Change. 2006. Vol. 11. P. 173-190.

518. Vesterdal L. Ritter E., Gundersen P. Change in soil organic carbon following afforestation of former arable land //Forest Ecol. Manag. 2002. Vol. 169. P. 137-147.

519. Vuichard N., Ciais P., Belelli L., Smith P., Valentini R. Carbon sequestration due to the abandonment of agriculture in the former USSR since 1990 //Glob. Biochem. Cycles. 2008. Vol. 22, GB4018. doi:10.1029/2008GB003212.

520. Wang W.J., Baldock J.A., Dalai R.C., Moody P.W. Decomposition dynamics of plant materials in relation to nitrogen availability and biochemistry determined by NMR and wet-chemical analysis // Soil Biol. Biochem. 2004. Vol. 36. P. 2045-2058.

521. Wardle D.A., Parkinson D. Interactions between microclimate variables and the soil microbial biomass II Biol. Fert. Soils. 1990. Vol. 9. P. 273-280.

522. Wei W., Shushi P., Tao W., Jingyun F. Winter soil C02 efflux and its contribution to annual soil respiration in different ecosystems of a forest-steppe ecotone, north China // Soil Biol.Biochem. 2010. Vol. 42(3). P. 451-458.

523. West T.O. and Post W.M. Soil organic carbon sequestration rates by tillage and crop rotation: a global data analysis // Soil Sci. Soc. Am. J. 2002. Vol. 66. P.1930-1946.

524. Wiant H. V. Contribution of roots to total forest respiration // Adv. Front. PI. Sci. 1967. Vol. 18. P. 163-167.

525. Willis W.O., Carlson C.W., Allessi J., Haas H.J. Depth of freezing and spring run off as related to full soil moisture levels // Can. J. Soil Sci. 1961. Vol. 41 P.115-123.

526. Winkler J.P., Cherry R.S., Schlesinger W.H. The Qio relation ship of microbial respiration in a temperate forest soil // Soil Biol. Biochem. 1996. Vol. 28: 1067-1072.

527. Witcamp M., Frank M.L. Evolution of carbon dioxide from litter, humus and subsoil of a pine stand // Pedobiologia. 1969. Vol. 9. P. 358-365.

528. Wu J., Brookes P.C. The proportional mineralization of microbial biomass and organic matter caused by air-drying and rewetting of a grassland soil // Soil Biol. Biochem. 2005. Vol. 37. P. 507-515.

529. Yonada T., Okata H. An assessment of root respiration in a Solidago altissima community // Memoirs of Osaka Kyoiku University. 1987. Ser. III. Vol. 36. P. 147-158.

530. Zamolodchikov D.G., Karelin D. V. () An empirical model of carbon fluxes in Russian tundra // Global Change Biology 2001. Vol. 7. P. 147-161.

531. Zhou G., Lui S., Li Z., Zhang D., Tang X., Zhou C., Yan J., Mo J. Old growth forests can accumulate carbon in soils // Science. 2006. Vol. 314. P. 1417— 1418.

532. Zhou Z., Sun O.J., Huang J., Li L., Liu P., HanX. Soil carbon and nitrogen stores and storage potential as affected by land-use in an agro-pastoral ecotone of northern China II Biogeochemistry. 2007. Vol. 82. P. 127-138.

533. УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН1. На правах рукописики- Д/

534. Курганова Ирина Николаевна

535. ЭМИССИЯ И БАЛАНС ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ РОССИИ

536. Специальность 03.00.27 почвоведение Специальность 03.00.16 - экология

537. Научный консультант: д.б.н., профессор В.Н. Кудеяров

538. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук1. Пущино 20101. Разрез № 1

539. Область Московская Район Серпуховской

540. Пункт Приокско-Террасный биосферный заповедник (ПТБЗ)

541. Общий рельеф субгоризонтальное понижение водораздела

542. Микрорельеф практически не выражен

543. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция нижняя часть субгоризонтального понижения, восточная экспозиция7. Растительный покров:.

544. Угодье и его культурное состояние заповедный лес.

545. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности: иллювиальный горизонт ожелезнен

546. Глубина и характер вскипания от НС1 >200см

547. Уровень почвенно-грунтовых вод >200см

548. Материнская и подстилающая порода ледниковые отложения (предположительно морена или флювиогляциальные пески)

549. Название почвы: почва дерново-подзолистая среднедерновая среднеподзолистая супесчаная на флювиогляциальных отложениях

550. РАЗРЕЗ № 1. Почва дерново-подзолистая супесчаная на флювиогляциальных отложениях1. Фото почвенного профиля1. Горизонт и мощность в см1. Описание разреза

551. Глубина взятых образцов в см1. А02.0

552. Подстилка (степень разложения 50%). Хвоя сосны, шишки, листья липы, клена, мелкие веточки; хвощ, сныть.1. А,0.10(15) 10(15)

553. Элювиальный. Светло-бежевый (7.5УЯ5/4), свежий; рыхлый, в нижней части более плотный, структура мелкокомковато-пылеватая, песок; включения корней древесных диаметром 3-7мм, переход в А2В ясный по цвету, затеками.1. А2В57(62)-92 35(30)

554. Область Московская Район Серпуховской

555. Пункт Приокско-Террасный биосферный заповедник (ПТБЗ)

556. Общий рельеф склон северо-западной экспозиции крутизной 1-2°

557. Микрорельеф слабо выражен, встречаются небольшие микропонижения.

558. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция верхняя часть склона северозападной экспозиции7. Растительный покров.

559. Угодье и его культурное состояние залежь 56 лет (периодически косимый луг, слабый выпас).

560. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности: сизые пятна и примазки в нижней части почвенного профиля, марганцовистые и железистые конкреции

561. Глубина и характер вскипания от НС1 >200см

562. Уровень почвенно-грунтовых вод >200см

563. Материнская и подстилающая порода флювиогляциальные отложения

564. Название почвы: почва дерново-подзолистая среднедерновая среднеподзолистая на флювиогляциальных отложениях

565. РАЗРЕЗ № 2 . Почва дерново-подзолистая супесчаная на флювиогляциальных отложениях1. Фото почвенного профиля1. Горизонт и мощность в см1. Описание разреза

566. Глубина взятых образцов в смнп-ЧН1. I, А ■ Г0.4

567. Дернина. Мох зеленый, манжетка, зверобой, тысячелистник, василек луговой, мятлик, подмаренник, щавель, вероника.1. А 4-14(16)стпах10(12)

568. Материнская порода флювиогляциальные отложения. Песок рыжего цвета (2.5УЯ4/6), крупно и среднезернистый в основном кварцевого состава, сырой.1. Площадка №3

569. Область Московская Район Серпуховской

570. Пункт опытно-полевая станция ИФХиБПП РАН

571. Общий рельеф склон северной экспозиции крутизной около 5°

572. Микрорельеф слабо выражен, встречаются небольшие микропонижения.

573. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция вторая треть склона северной экспозиции.

574. Растительный покров клен, осина, береза.

575. Угодье и его культурное состояние вторичный смешанный лес.

576. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности

577. Глубина и характер вскипания от НС1 >200см

578. Уровень почвенно-грунтовых вод >200см

579. Материнская и подстилающая порода покровный суглинок

580. Название почвы: почва серая лесная обычная слабосмытая среднесуглинистая на покровном суглинке

581. РАЗРЕЗ № 3 . «Лес, =50 лет». Почва серая лесная обычная слабосмытая среднесуглинистая на покровном суглинке

582. Вэ 77-110 (23) Иллювиальный. Светло-коричневый; свежий; плотный; структура крупно-ореховатая; средний суглинок; включения: корни древесных диаметром до 5 мм, единичные ходы червей; редкие кутаны; переход очень плавный, неясный.

583. ВС 110-150 (50) Переходный к почвообразующей породе. Рыжевато-бурый; свежий; липкий; очень плотный; структура глыбисто-крупноореховатая; тяжелый суглинок, включений нет.1. Площадка №4

584. Область Московская Район Серпуховской

585. Пункт опытно-полевая станция ИФХиБПП

586. Общий рельеф склон северной экспозиции крутизной 3-5°

587. Микрорельеф высокая закочкаренность

588. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция вторая треть склона северной экспозиции.

589. Растительный покров: сныть, гвоздика, купырь лесной, ежа сборная, тимофеевка луговая, Иван-да-марья, мышиный горошек, очаги вейника.

590. Угодье и его культурное состояние залежь 29 лет.

591. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности: кремнеземистая присыпка в верхней подпахотного горизонта, многочисленные охристые пятна в нижней части почвенного профиля

592. Глубина и характер вскипания от НС1 >200см

593. Уровень почвенно-грунтовых вод >200см

594. Материнская и подстилающая порода покровный суглинок

595. Название почвы: почва серая лесная обычная окультуренная среднесуглинистая на покровном суглинке

596. РАЗРЕЗ № 4 . «Залежь, 29 лет». Почва серая лесная обычная окультуренная среднесуглинистая на покровномсуглинке1. Фото почвенного профиля1. Горизонт и мощность в см1. Описание разреза

597. Глубина взятых образцов в см1. Ад 0 4 (4)

598. Дернина. Сныть, гвоздика, купырь лесной, ежа сборная, тимофеевка луговая, Иван-да-марья, мышиный горошек.1. Аст.пах 4 2622)

599. Переходный к почвообразующей породе. Бежевый; влажный; очень липкий; очень плотный; структура комковато-глыбистая; тяжелый суглинок, многочисленные охристые пятна, включений нет.0.10; 10-20; 20-30; 30-40; 40 50; 50 - 60.1. Площадка № 5

600. Область Московская Район Серпуховской

601. Пункт опытно-полевая станция ИФХиБПП

602. Общий рельеф первая треть склона северной экспозиции крутизной 1-3°.

603. Микрорельеф чередование гряд и микрозападин.

604. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция первая треть склона северной экспозиции крутизной 1-3°.

605. Растительный покров полынь, пижма.

606. Угодье и его культурное состояние пар, очень сильно засоренный полынью.

607. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности: обильная кремнеземистая присыпка на гранях структурных отдельностей, охристые пятна в нижней части почвенного профиля.

608. Глубина и характер вскипания от НС1 >200см

609. Уровень почвенно-грунтовых вод >200см

610. Материнская и подстилающая порода: покровный суглинок.

611. Название почвы: почва серая лесная обычная окультуренная среднесуглинистая на покровном суглинке.

612. РАЗРЕЗ № 5. «Пашня». Почва серая лесная обычная окультуренная среднесуглинистая на покровном суглинке.1. Фото почвенного профиля1. Горизонт и мощность в см1. Описание разреза1. Глубина взятых образцов всмшкгА ¡г1. V ^ чV1. Апах 0-25 (25)

613. Переходный к почвообразующей породе. Светло-бурый; свежий; липкий; очень плотный; тяжелый суглинок; структура комковато-глыбистая; частые охристые пятна.0.10; 10-20 20-30 30-40 40-50 50 60.1. Площадка № 6

614. Область Московская Район Серпуховской

615. Пункт опытно-полевая станция ИФХиБПП

616. Общий рельеф первая треть склона северной экспозиции крутизной 1-3°.

617. Микрорельеф чередование гряд и микрозападин.

618. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция первая треть склона северной экспозиции крутизной 1-3°.

619. Растительный покров: вейник, пижма, горошек мышиный, тысячелистник, подрост березы.

620. Угодье и его культурное состояние залежь 5 лет.

621. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности: кремнеземистая присыпка на гранях структурных отдельностей, редкие охристые пятна в нижней части почвенного профиля.

622. Глубина и характер вскипания от НС1 >200см

623. Уровень почвенно-грунтовых вод >200см

624. Материнская и подстилающая порода покровный суглинок.

625. Название почвы: почва серая лесная обычная окультуренная легкосуглинистая на покровном суглинке.

626. РАЗРЕЗ № 6 . «Залежь,5 лет». Почва серая лесная обычная окультуренная легкосуглинистая на покровном суглинке.

627. Фото почвенного профиля Горизонт и мощность в см Описание разреза Глубина взятых образцов в см

628. Ад 0 6 (6) Дернина. Вейник, пижма, горошек мышиный, подрост березы, тысячелистник. 0-10; 10-20; 20-30;

629. Аст.пах 6 — 31 (25) Старопахотный (А. с припаханной верхней частью А2В). Темно-серый; свежий; уплотненный; структура комковатая; легкий суглинок; включения: корни трав, ходы и копролиты червей; переход в А2В ровный, четкий по цвету.

630. Иллювиальный (подгоризонт 1). Коричневато-бежевый; плотный; свежий; структура мелко-среднеореховатая; средний суглинок; включения: редкие корни многолетних трав, глинистые и редкие гумусовые кутаны, ходы червей; переход в В2 плавный, затеками.

631. К® ШШ ||Ш Ж :' ЗнЕч щт В, 70 95 (25) 30-40; 40 - 50; 50 - 60.

632. ВС 120150 (30) Переходный к почвообразующей породе. Коричневато-бежевый; свежий; липкий; очень плотный; тяжелый суглинок; структура комковато-глыбистая; включения: очень редкие корни травянистых; редкие охристые пятна.1. Площадка № 7

633. Область Московская Район Серпуховской

634. Пункт опытно-полевая станция ИФХиБПП

635. Общий рельеф средняя часть склона северной экспозиции крутизной 1-3°.

636. Микрорельеф частое чередование гряд и западин между ними.

637. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция выположенный участок склона северной экспозиции.

638. Растительный покров: пырей, пижма, чертополох, хвощ полевой, мох зеленый (фрагментами).

639. Угодье и его культурное состояние залежь 9 лет, сильно засоренная пыреем.

640. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности: кремнеземистая присыпка на гранях структурных отдельностей, редкие охристые пятна в нижней части почвенного профиля.

641. Глубина и характер вскипания от НС1 >200см1.. Уровень почвенно-грунтовых вод >200см

642. Материнская и подстилающая порода: покровный суглинок.

643. Название почвы: почва серая лесная обычная окультуренная среднесуглинистая на покровном суглинке.

644. Дернина. Пырей, молочай, одуванчик, чертополох, пижма, зверобой, хвощ полевой, мятлик, зеленый мох (фрагментами).

645. Старопахотный (А. с припаханной верхней частью А2В). Темно-серый; свежий; уплотненный; структура комковато-ореховатая; легкий суглинок; включения: корневища, ходы и копролиты червей; переход в А2В ровный, четкий по цвету.

646. Иллювиальный (подгоризонт 2). Темно-бежевый; плотный; свежий; липкий; структура глыбисто-комковатая; средний суглинок ближе к тяжелому; глинистые кутаны; переход в ВС плавный, затеками, по плотности и липкости.

647. Переходный к почвообразующей породе. Рыжевато-бежевый; свежий; липкий; очень плотный; тяжелый суглинок; структура комковато-глыбистая; редкие охристые пятна.

648. Глубина взятых образцов в см0.10; 10-20 20-30 30-40 40-50 50 60.1. Площадка № 8

649. Область Московская Район Серпуховской

650. Пункт опытно-полевая станция ИФХиБПП

651. Общий рельеф выположенное основание склона северной экспозиции крутизной 2-3°

652. Микрорельеф чередование микропонижений и гряд.

653. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция вторая треть выположенного основания склона северной экспозиции.

654. Растительный покров тысячелистник, Иван-чай, клевер луговой, пижма зеленый мох, земляника, мятлик.

655. Угодье и его культурное состояние залежь 14 лет (некосимая, иногда горит)

656. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности: кремнеземистая присыпка на гранях структурных отдельностей

657. Глубина и характер вскипания от НС1 >200см

658. Уровень почвенно-грунтовых вод >200см

659. Материнская и подстилающая порода покровный суглинок.

660. Название почвы: почва серая лесная обычная окультуренная среднесуглинистая на покровном суглинке.

661. РАЗРЕЗ № 8 . «Залежь, 14 лет, некосимая». Почва серая лесная обычная окультуренная среднесуглинистая на покровном суглинке.

662. Фото почвенного профиля Горизонт и мощность в см Описание разреза Глубина взятых образцов в см

663. АдО-З(З) Дернина. Тысячелистник, Иван-чай, клевер луговой, пижма, зеленый мох, земляника, мятлик. 0-10; 10-20; 20-30; 30-40; 40 50; 50 - 60.

664. В, 70-95 (25) Иллювиальный (подгоризонт 1). Буровато-коричневый; плотный; свежий; структура столбчато-ореховатая; средний суглинок; включения: корни многолетних трав, глинистые кутаны, ходы червей; переход в В2 плавный, по плотности и цвету.

665. ВС 130-150 (20) Переходный к почвообразующей породе. Темно-бежевый; свежий; липкий; очень плотный; средний суглинок ближе к тяжелому; структура ореховато-глыбистая; включения: единичные корни травянистых.1. Разрез № 9

666. Область Московская Район Серпуховской

667. Пункт опытно-полевая станция ИФХиБПП

668. Общий рельеф субгоризонтальное понижение на речном склоне северной экспозиции крутизной около 2-3°.

669. Микрорельеф закочкаренный луг.

670. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция верхняя часть субгоризонтального понижения.

671. Растительный покров зеленый мох, костер, одуванчик, зверобой

672. Угодье и его культурное состояние залежь 14 лет (косимая).

673. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности: слабая кремнеземистая присыпка на гранях структурных отдельностей10. единичные железо-марганцевые конкреции, охристые примазки.

674. Глубина и характер вскипания от НС1 >200см

675. Уровень почвенно-грунтовых вод >200см

676. Материнская и подстилающая порода: покровный суглинок

677. Название почвы: почва серая лесная обычная окультуренная среднесуглинистая на покровном суглинке.

678. РАЗРЕЗ № 9 . «Залежь, 14 лет, косимая». Почва серая лесная обычная окультуренная среднесуглинистая напокровном суглинке.

679. Фото почвенного профиля Горизонт и мощность в см Описание разреза Глубина взятых образцов в смн Ад0-4(4) Дернина (очень плотная). Зеленый мох, костер, одуванчик, зверобой.

680. В, 43 66 (23) Иллювиальный (подгоризонт 1). Коричневато-бурый; плотный; влажный; структура крупно-среднеореховатая; средний суглинок; включения: корни многолетних трав, глинистые кутаны, ходы червей; переход в В2 очень плавный, по плотности.

681. ВС 110-150 (40) Переходный к почвообразующей породе. Рыжевато-бурый; влажный; липкий; очень плотный; тяжелый суглинок; структура ореховато-глыбистая; включения: единичные корни, глинистые кутаны.1. Описание растительности1. Лесной ценоз

682. Приокско-террасный биосферный государственный заповедник (Данки, Московская обл.) № Пробы.пл. 1 Размерил. 10x10м2 Дата 18.06.2004г.

683. Географическое положение: Московская область, Серпуховскийрайон, Приокско-террасный Биосферный Государственный заповедник (рядом с площадкой Фонового Мониторинга) Формация: Смешанный хвойно-широколиственный лес

684. Ассоциация: Сосново-липово-осиново-орешниково-снытьево-разнотравныйлес

685. Общий характер рельефа: площадка ровная, микрорельеф выражен небольшие западинки и приствольные повышения

686. Положение в рельефе: вершина плакора

687. Условия увлажнения: почва хорошо дренированная

688. Почва: дерново-слабоподзолистая глееватая слабогумусная супесчаная на покровном лессовидном суглинке Влияние животных не выражено

689. Окружение -рядом поляна с косимым лугом (мониторинговая площадка) Хоз. использование: отсутствует, заповедник Мертвый покров (опад, подстилка): незначительный (3-4 см) Аспект: зелёный

690. Общее проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса: 60-70 %

691. ХАРАКТЕРИСТИКА ДРЕВЕСНОГО И КУСТАРНИКОВОГО ЯРУСА

692. Сомкнутость крон деревьев: 0.8 0.9

693. Формула древостоя: 4 сосны 3 липы 2 осины 1берёза и единично дуб (4СЗЛ201Б едД)

694. Название вида Возраст, лет Высота, м Диаметр стволов, см Бонитет Жизненность1. ЯРУСЫ: 1. Al

695. Pinns sylvestris L. 90-100 20-21 80 2 3

696. Tilia cordata Mili 40-45 18-20 30-35 2 3

697. Populus tremulla L. 60-65 20-21 35-40 2 3

698. Betula pubescens Ehrh. 80 20 -21 60-65 2 3

699. Quercus robur L. 40-45 19 30 3 32

700. Tilia cordata Mili. 15-20 11-12 15-20 3

701. КУСТАРНИКОВЫЙ ЯРУС, СОМКНУТОСТЬ ПОЛОГА: не сомкнутый Corulyus avellana L. (2.5 м) Lonicera xylosteum L. (1.5 м) Euonymus verrucosa Scop. (1.0 м)

702. ПОДРОСТ (ПОРОДЫ): в подросте много клёна, липы и рябины

703. ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАВЯНОГО И МОХОВОГО ПОКРОВА

704. Название вида Высота Численность (по Друде) Проективное покрытие (%) Фенофаза Жизненность Примечание

705. Злаки и осоки + колосится 31. Melica nutans L.

706. Milium effusum L. + колосится 3

707. Carex so. + вегетирует 3

708. Бобовые единично плодоносит 31.thyrus vermis (L.) Bernh.

709. Разнотравье 45-50 вегетирует 31. Aegopodiam podagraria L.

710. Aiuea reptans L. + плодоносит

711. Asarum europaeum L. спародически плодоносит 3

712. Convallaria majalis L. + вегетирует 3

713. Eauisetum svlvaticum L. + вегетиоует 3

714. Frasaria moschata Duch. + вегетирует 2

715. Geranium sylvaticum L. Geum urbanum L. + + Цветёт отцветает 3 3

716. Glechoma hederacea L. + цветёт 3

717. Maianthemum bifolium (L.) F. W. 0^.7,.J* + вегетирует •

718. Paris quadrifolia L. + вегетирует 3

719. Ranunculus cassitbicus L. + плодоносит 3

720. Ritbus saxatilis L. + вегетирует 2

721. Stellaria holostea L. >5 плодоносит 3

722. Viola mirabilis L. + вегетирует 31. Луговой ценоз

723. Приокско-террасный биосферный государственный заповедник (Данки, Московская обл.) № Пробы.пл. 2 Размерил. 10 x10 м2 Дата 18.06.2004г.

724. Географическое положение: Московская область, Серпуховскийрайон, Приокско-Террасный Биосферный Государственный заповедник, Площадка Фонового Мониторинга Общий характер рельефа: площадка ровная

725. Микрорельеф: выражен небольшие повышения, бугорки и западинки

726. Почва: дерново-слабоподзолистая глееватая слабогумусная супесчаная на покровном лессовидном суглинке Общее проективное покрытие (ОПП): 95 -100% Формация: материковый (суходольный) луг

727. Ассоциация: Полидоминантный разнотравно-заковый фиалково-манжетковый луг1. СПИСОК видов1. Злаки:1. Agrostis vulgaris L. +

728. Anthoxanthum odoratum L. +1. Briza media L. +1. Dactilis glomerata L. +1. Phleum pratense L. +1. Poapratensis L. +

729. Trisetum flavescens* (L.) Beauv. 10-15%1. Бобовые:

730. Trifolium montanum L. + Trifolium pratense L. +1. Vicia cracca L. < 5%1. Vicia sepium L. +

731. Pa3Homvaebe: Achillea millefolium L + Alchemilla sp. 15 20%1. Campanula patula L. +

732. Diantus deltoides L. + Euphorbia esula L. s. I. + Filipéndula vulgaris Moench < 5% Fragaria vesca L. +1. Galium mollugo L. > 5%

733. Heracleum sibiricum L. sol Hieracium pilosella L. sp. Hypericum perforatum L. + Knautia arvensis (L.) Coult + Leontodon autumnalis L. + Lychnis flos-cuculi L. + Myosotis arvensis (L.) Hill < 5% Plantago lanceolata L. + Plantago media L. +

734. Pontentilla goldbachii * Rupr. > 5% Rumex acetosa L. < 10%1. Rumex acetosella L. +1. Sedum acre L. +1. Soldigo virgaurea L. +

735. Veronica chamaedrys L. < 5% Viola tricolor L. <10%требуются уточнения1. Лесной ценоз

736. Опытно-полевая станция ИФХиБПП РАН (Пущино, Московская обл.) № Пробы, пл. 3 Размер пл. 10x10 м2 Дата 5.09.2007г.

737. Географическое положение: Московская область, Серпуховский район, окрестности г. Пущино, 3.5 км к западу отгороди, в районе ОПС ИФХиБПП РАН

738. Формация: Вторичный мелколиственно-широколиственныйлес

739. Ассоциация Осиново-липово-кленово-орешниково-жимолостно-разнотравный лес

740. Общий характер рельефа: площадка ровная, микрорельеф выражен-небольшие понижения и приствольные повышения Положение в рельефе: вершина пологого склона С-СЗ экспозиции Условия увлажнения: почва хорошо дренированная

741. Почва: серая лесная среднесуглинистая почва на покровном лессовидном суглинке Влияние животных не выражено Окружение -рядом с краем леса старосеяный луг Хоз. использование - не выражено

742. Мертвый покров (опад, подстилка) незначительный (2-3 см, в июле-фрагментарная) Аспект: зелёный

743. Общее проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса: 50 60%

744. ХАРАКТЕРИСТИКА ДРЕВЕСНОГО И КУСТАРНИКОВОГО ЯРУСА

745. Сомкнутость крон деревьев: 0.8-0.9

746. Формула древостоя: 5 Осин 3 липы 2 клёна ед. дуб и берёза (503Л2К ед.ДиБ)

747. Название вида Возраст Высота Диаметр стволов Бонитет Жизненность1. ЯРУСЫ: 1. Al

748. Populus trémula L. 60 65 лет 24-25 35-45 2 3

749. Tilia cordata Mili. 60-65 лет 24-25 30-35 2 3

750. Acer platanoides L. 60 65 лет 22-24 25-30 2 3

751. Quercus robur L. 75 80 лет 24-25 50-55 2 3

752. Betula pubescens Ehrh. 60 65 лет 24-25 35-40 2 31. A2 1. Не выражен

753. КУСТАРНИКОВЫЙ ЯРУС, СОМКНУТОСТЬ ПОЛОГА не сомкнутый1. Corylus avellana L.1. Padus avium Mill1.nicera xylosteum L.1. Euonymus verrucosa Scop.

754. ПОДРОСТ (ПОРОДЫ): В подросте много клёна, есть осина, липа, рябина, черёмуха, калина

755. ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАВЯНОГО И МОХОВОГО ПОКРОВА

756. Название вида Высота, см Численность (по Друде) Проективное покрытие (%) Фенофаза Жизненность Примечание

757. Actaea spicata L. 50-60 + плодоносит 3

758. Asperula odorata L. 56-60 + плодоносит 3

759. Convallaria majalis L. 25-30 + вегетирует 3

760. Dryopteris ßlix-mass (L.) Schott 50 -60 + спороносит 3

761. Equisetum sylvaticum L. 30-35 >5 вегетирует 3

762. Galeobdolon luteum Huds. 15-20 20-25 плодоносит 3

763. Geum urbanum L. 45-50 <5 плодоносит 3

764. Pulmonaria obscura Dum. 25-30 15-20 плодоносит 3

765. Rubus saxatilis L. 20 -25 + плодоносит 31. Луговой ценоз

766. Опытно-полевая станция ИФХиБПП РАН (Пущино, Московская обл.)

767. Пробы, пл. 4 Размер пл. 10x10 м2 Дата 05.09.2007г.

768. Положение в рельефе: середина склона С-СЗ экспозиции, уклон 4-(? Условия увлажнения: почва хорошо дренированная Почва: серая лесная, среднесмытая, пахотная Влияние животных: кротовины

769. Окружение: вторичный осиново-широколиственныйлес с единичными берёзами Хоз. использование до 1998 года использовался как сенокос Мертвый покров (опад, подстилка): слабовыражен Аспект: зелёный

770. Общее проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса: 95-100%1. СПИСОК видов1. Злаки

771. Agrostis stolonifera L. sp Agrostis tenuis Sibth. sp Bromopsis inermis (Leus.) Holub > 10% Calamagrostis epigeios (L.) Roth sp Dactylis glomerata L. 30 35% Festuca pratensis Huds. > 10% Phleam pratense L. +

772. Poa compressa L. > 5% Poa pratensis L. s.I. +1. Разнотравье

773. Залежь некосимая (1-4 года)

774. Опытно-полевая станция ИФХиБПП РАН (Пущино, Московская обл.)

775. Пробн. пл. 6 Размер площадки: 10x10 м Дата: 14.07.2004 года

776. Географическое положение: Московская обл., Серпуховский р-н, ОПС ИФХиБПП РАН в 3-3.5 км к западу от г. Пущино

777. Общий характер рельефа: площадка ровная Микрорельеф: не выражен

778. Почва: серая лесная среднесуглинистая почва на покровном лессовидном суглинке Общее Проективное покрытие (ОПП): 60-65% Формации: залежь 1-4 года (бурьянистая стадия) Ассоциация: Пижмово-разнотравная1. СПИСОК ВИДОВ Злаки1. Dactylis glomerata L. +

779. Elytrigya repens (L.) Nevski + Phleum pratense L. +1. Бобовые

780. Melilotus officinalis (L.) Pall. + Trifolium pratense L. +1. Vicia cracca L. +

781. Vicia hirsuta (L.) S. F. Gray +1. Разнотравье

782. Achillea millefolium L. + Artemisia vulgaris L. > 5%1. Centaurea cyanus L. +1. Cichorium intybus L. +

783. Cirsium arvense (L.) Scop. s.l. > 5% Consolida regalis S. F. Gray + Epilobium montanum L. + Equisetum arvense L. +

784. Galeopsis bifida Boenn. + Gnaphalium sylvaticum L. + Matricaria perforata Merat + Plantago media L. +1. Sonchus arvensis L. +1. Stachys palustris L. +

785. Tanacetum vulgare L. 40 45% Taraxacum officinale Wigg. s.l. + Tussilagofarfara L. +1. Viola tricolor L. +

786. Поросль (к 3-4 годам залежного режима): Береза бородавчатая (Betulapendula),

787. Залежь некосимая (5-9 лет)

788. Опытно-полевая станция ИФХиБПП РАН (.Пущино, Московская обл.)

789. Пробы, пл. 7 Размер площадки 10x10 м2 Дата -14.07.2004 года

790. Географическое положение: Московская обл., Серпуховский р-н, ОПС ИФХиБПП РАН в 3-3.5 км к западу от г. Пущино

791. Общий характер рельефа: площадка ровная

792. Elytigya repens (L.) Nevski 75- 80% Poa compressa L. < 10%1. Разнотравье

793. Chamerion angustifolium (L.) Holub + Cirsium arvense (L.) Scop. s.l. + Convolvulus arvensis L. +

794. Epilobium montanum L. Equisetum arvense L. Myosotis arvensis (L.) Hill Raphanus raphanistrum L. Tanacetum vulgare L. Taraxacum officinale Wigg. s. I. Silene vulgaris (Moench) Garske Stachys palustris L.

795. Залежь некосимая (10-14 лет)

796. Опытно-полевая станция ИФХиБПП РАН (Пущино, Московская обл.)

797. Пробн. пл. 8 Размер площадки: 10x10 м 2 Дата: 14.07.2004 года

798. Географическое положение: Московская обл., Серпуховский р-н, ОПС ИФХиБПП РАН в 3-3.5 км к западу от г. Пущино

799. Общий характер рельефа: площадка ровная

800. Микрорельеф: выражен небольшие повышения, бугорки и западинки Условия увлажнения: хорошо дренированная почва

801. Почва: серая лесная среднесуглинистая почва на покровном лессовидном суглинке Влияние животных: не выражено

802. Окружение: вторичный берёзово-осиново-широколиственныйлес Хоз. использование: не используется Мертвый покров (опад, подстилка): не выражен Аспект: зелёный

803. Общее проективное покрытие ЮПШ: 85 90% Формация: высокотравная разнотравно-злаковая залежь Ассоциация: кипрейно-пижмово-пырейная;список видов1. Злаки

804. Agrostis tenuis Sibtk + Bromopsis inermis Leyss.) Holub + Elytrigya repens (L.) Nevsky 10-15% Phleum pratense L. +1. Poa compressa L. +1. Poapratensis L. s.l. +1. Бобовые

805. Vicia hirsuta (L.) S. F. Gray + Viciasepium L. +1. Разнотравье

806. Achillea millefolium L < 10% Artemisia vulgaris L. > 5%1. Cichorium intybus L. +

807. Convolvulus arvensis L. + Cirsium arvense (L.) Scop, s.l + Epilobium montanum L. + Equisetum arvense L. +1. Fragaria vesca L. < 5%1. Galium aparine L. +1. Geum urbanum L. +

808. Gnaphalium silvaticum L. + Hamerion angustifolium (L.) Holub 25-30% Hypericum perforatum L. единично Myosotis arvensis (L.) Hill +1. Plantago media L. +

809. Raphanus raphanistrum L. +1. Soldigo virgaurea L. +1. Sonchus arvensis L. +1. Stachys palustris L. +

810. Tanacetum vulgare L. 20- 25%

811. Taraxacum ofßcinale Wigg. s.l. +1. Veronica chamaedrys L. +

812. Встречается обильная поросль берёзы и единично соснытребуются уточнения

813. Залежь косимая (10-14 лет)

814. Опытно-полевая станция ИФХиБПП РАН (Пущино, Московская обл.)

815. Пробы, пл. 9 Размер площадки: 10x10 м Дата: 12.08.2007года

816. Географическое положение: Московская обл., Серпуховский р-н, ОПС ИФХиБПП РАН в 3-3.5 км к западу от г. Пущино

817. Общий характер рельефа: ровная площадка Положение в рельефе: вершина плакорг. Условия увлажнения: хорошо дренированная почва

818. Почва: серая лесная среднесуглинистая почва на покровном лессовидном суглинке Влияние животных: не выражено

819. Окружение: вторичный берёзово-осиново-широколиственный лес Хоз. использование периодически используется как сенокос Мертвый покров (опад, подстилка): не выражен Аспект: зелёный

820. Общее проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса: 90 95% Формация: 12-14 летний сеяный луг Ассоциация: Овсянницево-разнотравная1. СПИСОК ВИДОВ1. Злаки

821. Agrostis stolonifera L. + Плод. Dactylis glomerata L. Sp. Плод. Festuca pratensis Huds. 60-65 Плод Phleum pratense > 5 Плод. Бобовые1.tus corniculatus L. s.l. + Цветёт Разнотравье

Информация о работе

Курганова, Ирина Николаевна
доктора биологических наук
Пущино, 2010
ВАК 03.00.27

Диссертация

Эмиссия и баланс диоксида углерода в наземных экосистемах России - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы