Model of soil organic matter humification and mineralization and its application for calculation of peatland ecosystems carbon budget characteristics

Cover Page

Abstract


A road map for calculating the carbon budget of peatlands is suggested. The method of calculation is based on the analysis of peat vertical profiles and the soil carbon dynamic modeling. The model of soil organic matters destruction is developed to include the case of the finite period of destruction. The rates of CO2 and CH4 generation separately are calculated in peat layers above and under the ground water level.   A technic of quantification of the model parameters on a basis of peat sampling and incubation experiments is developed. The following integrated characteristics of carbon budget can be calculated: (1) net exchange of carbon between the ecosystem and the atmosphere, (2) net exchange of carbon dioxide, (3) methane release, (4) net exchange of greenhouse gases in CO2–equivalents, (5) leaching of carbon, (6) carbon sequestration due to peat accumulation. The suggested method is aimed to extend the direct field measurements of those characteristics.


Aleksandr V. Zinchenko

Author for correspondence.
aresh-08@mail.ru
Main Geophysical Observatory (MGO)
Russian Federation, Saint-Petersburg

  • Анисимов О. А., Лавров С. А., Ренева С. А. 2005. Оценка эмиссии метана из многолетнемерзлотных болот криолитозоны России при изменении климата // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 20. С. 124–141.
  • Бабиков Б.В., Кобак К. И. 2016. Поглощение атмосферного углекислого газа болотными экосистемами территории России в голоцене. Проблема заболачивания // Лесной журнал. №1. С. 9–30.
  • Глаголев М. В. 2010. Аннотированный список литературных источников по результатам измерений потоков CH4 и СО2 на болотах России // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 1. №2. С. 1–53.
  • Глаголев M. В. 2012. Высокий уровень стояния воды может снижать эмиссию метана из почвы // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата, Т. 3, № 1, С. 1–10.
  • Глаголев М. В., Сабреков А. Ф. 2014. Ответ А. В. Смагину: II. Углеродный баланс России // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 5. №2, С. 50–69.
  • Горная энциклопедия URL. http://mining–enc.ru (дата обращения:19.07.2017).
  • Джефферс Дж. 1981. Введение в системный анализ: применение в экологии. М.: Мир. 252 с.
  • Иванова Е. Г., Доронина H. B., Троценко Ю. А. 2006. Аэробные метанотрофы как симбионты растений (Обзор) // Труды института микробиологии им С. Н. Виноградского. Вып. 13. К 100–летию открытия метанотрофии. М.: Наука. С. 264–284.
  • Инишева Л. И., Кобак К. И., Турчинович И. Е. 2013. Развитие процесса заболачивания и скорость аккумуляции углерода в болотных экосистемах России // География и природные ресурсы. № 3. С. 60–68.
  • Инишева Л. И., Юдина Н. В. Соколова В. И. 2013. Динамика углеродосодержащих соединений в водах олиготорфного болота // Вестник ТГПУ. №8 (136). C. 126–130.
  • Инишева Л. И., Кобак К. И., Инишев И. Г. 2016. Заболачивание на Васюганском болоте // Презентация. Лаборатория «Агроэкология» ТГПУ. URL. http://ltorf.tspu.ru. (дата обращения:19.07.2017).
  • Колюжный С. В., Данилович Д. А., Ножевникова А. Н. 1991. Анаэробная очистка сточных вод. М.: ВИНИТИ. Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология. Т. 29. 187 с.
  • Смагин А. В. 2014. Спорные вопросы количественной оценки газовых потоков между почвой и атмосферой (к дискуссии между В. М. Глаголевым и А. В. Наумовым) // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 5. №2. С. 10–25.
  • Степаненко В. М., Мачульская Е. Е., Глаголев М. В., Лыкосов В. Н. 2011. Моделирование эмиссии метана из озер зоны вечной мерзлоты // Физика атмосферы и океана. Т. 47. № 2. С. 275–288.
  • Andren O. Katterer T. 1997. ICBM: The introductory carbon balance model for exploration of soil carbon balance // Ecological Application, V. 7. No. 4. P. 1226 – 1236.
  • Aurela M., Laurila T., Tuovinen J–P. 2002. Annual CO2 balance of subarctic fen in northern Europe: Importance of the wintertime efflux // Journal of Geophysical Research. V. 107. No. D21. 4607. doi: 10.1029/2002JD002055.
  • Beltea L. R., Baird A. J. 2006. Beyond “the limits to peat bog growth”: cross–scale feedback in peatland development // Ecological Monographs. V. 76 (3). P. 299–322.
  • Billett M. F., Palmer S. M., Hope D., Deacon C., Storeton–West R., Hargreves K. J., Flechard C., Fowlew D. 2004. Linking land–atmosphere–stream carbon fluxes in a lowland peatland system // Global Biogeochemical Cycles, V. 18. GB1024. doi: 10.1029/2003GB002058.
  • Borren W., Bleuten W, Lapshina E. D. 2004. Holocene peat carbon accumulation rates in the southern taiga of western Siberia // Quaternary Research, V. 61. P. 42–51.
  • Clymo R. S. 1992. Models of peat growth // Suo, V. 43. No 4–5, P. 127–136.
  • Conant R. T., Ryan M. G., Agren G. I., Birge H. E., Davidson E. A., Eliasson P. E., Evans S. E., Frey S. D, Giardina C. P., Hopkins F. M., Hyvonen R., Kirchbaum M. U. F., Lavallee J. M., Leifeld J., Parton W. J., Steinweg J. M., Wallenstein M. D., Wettersted J. A. M., Bradford M. A. 2011. Temperature and soil organic matter decomposition rates – synthesis of current knowledge and a way forward // Global Change Biology., V. 17. P. 3392–3404.
  • DeLong E. F., Rosenberg E., Lory S., Stackebrandt E., Thompson F. 2013. The Prokaryotes: Prokaryotic Physiology and Biochemistry. N. Y.: Springer. 710 p.
  • Kloblauch C., Beer C., Sosnin A., Wagner D., Pfeiffer E.–M. 2013. Predicting long–term carbon mineralization and trace gas production from thawing permafrost of Northern Siberia // Global Change Biology. V. 19. P. 1160–1172.
  • Repo M. E., Huttunen J. T., Naumov A. V., Chichulin A. V., Lapshina E. D., Bleuten W., Martikainen P. J. 2007. Release of CO2 and CH4 from small wetland lakes in western Siberia // Tellus, V. 59B. P. 88–796.
  • Sachs T., Giebels M., Boike J., Kutzbach L. 2010. Environmental controls on CH4 emission from polygonal tundra on the microsite scale in the Lena river delta, Siberia // Global Change Biology, V. 16. No 11, P. 3096 –3110.

Views

Abstract - 147

PDF (Russian) - 103


Copyright (c) 2017 Zinchenko A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.