Carbon Dioxide Emission from Soils of Southern Tundra Ecosystems on Northeast Russian Plain (Vorkuta Area)

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

As a result of the conducted research, the emission of CO2 from soils of the southern tundra ecosystems of the north-eastern Russian Plain was estimated using the example of the environs of Vorkuta. The soil cover of the studied area is represented by Histic Turbic Cryosol, Histic Reductaquic Glacic Cryosol, Reductaquic Glacic Cryosol and Reductaquic Glacic Cryosol. Atypically high values of CO2 emission from soils (2.13 ± 0.13 g C/(m2 day)) are largely due to the weather of the 2022 growing season: high air temperatures and low precipitation. 60% of the variability in the emission value is due to the content of microbial biomass carbon and extractable soil carbon, temperature and soil moisture. High spatial variation in the content of extractable carbon and microbial biomass carbon and parameters of the hydrothermal regime of soils was revealed. The soils were characterized by low values of extractable organic carbon and soil microbial biomass carbon (224 ± 18 and 873 ± 73 mg C / kg soil, respectively). The thickness of the organogenic horizon of the soils determines 72% of the variability in the content of microbial biomass carbon and 79% of the variability in the content of extractable carbon. Systematic measurements of CO2 emissions from soils of tundra ecosystems of the north-eastern Russian Plain should be given special attention, as this will improve the accuracy of assessing global greenhouse gas flows.

Авторлар туралы

A. Bobrik

Lomonosov Moscow State University

Email: ann-bobrik@yandex.ru
Moscow, 119991 Russia

D. Petrov

Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences

Moscow, 119017 Russia

A. Mitina

Lomonosov Moscow State University

Moscow, 119991 Russia

Әдебиет тізімі

  1. Бобрик А.А., Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Дроздов Д.С., Пономарева О.Е. Вклад абиотических факторов в пространственное варьирование эмиссии CO2 почв лесотундровой зоны Западной Сибири (Новый Уренгой) // Криосфера Земли. 2017. Т. 21. № 2. С. 52–59.
  2. Бобрик А.А., Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Петржик Н.М., Дроздов Д.С. Пространственное распределение компонентов углеродного цикла почв и факторов среды в южнотундровых экосистемах на полуострове Тазовский // Криосфера Земли. 2018. Т. 22. № 6. С. 45–54.
  3. Бобрик А.А., Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Рыжова И.М., Макаров М.И. Влияние геокриологических условий и свойств почв на пространственное варьирование эмиссии СО2 почвами плоскобугристых болот островной криолитозоны Западной Сибири // Почвоведение. 2016. № 12. С. 1445–1456. https://doi.org/10.7868/S0032180X1610004X
  4. Бобрик А.А., Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Рыжова И.М., Макаров М.И., Тимофеева М.В. Распределение компонентов углеродного цикла почв лесных экосистем северной, средней и южной тайги Западной Сибири // Почвоведение. 2020. № 11. С. 1328–1340. https://doi.org/10.31857/S0032180X20110052
  5. Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Бобрик А.А., Москаленко Н.Г., Пономарева О.Е. Температурные режимы северотаежных почв Западной Сибири в условиях островного распространения многолетнемерзлых пород // Почвоведение. 2015. № 12. С. 1462–1473. https://doi.org/10.7868/S0032180X15100032
  6. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География почв. М.: Изд-во Моск. ун-та. 2004. 460 с.
  7. Замолодчиков Д. Г. CО2-газообмен тундр острова Вайгач в нетипично теплый и сухой вегетационный сезон // Журнал общей биологии. 2015. № 2. С. 83–98.
  8. Зоны и типы поясности растительности России и сопредельных территорий (1: 8 000 000) // Под ред. Огуреева Г.Н. М.: ЭКОР, 1999.
  9. Каверин Д.А. Температурные режимы почв субарктики европейского северо-востока в условиях современных климатических и ландшафтных изменений. Дис. ... докт. биол. наук. Сыктывкар, 2022. 380 с.
  10. Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г. Углеродный обмен в криогенных экосистемах. М.: Наука. 2008. 344 с.
  11. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  12. Курганова И.Н. Эмиссия и баланс диоксида углерода в наземных экосистемах России. Дис. ... докт. биол. наук. Пущино: ИФХБПП РАН, 2010. 325 с.
  13. Люри Д.И. Строение и функционирование пограничного комплекса (экотона) между лесом и степью. Дис… канд. геогр. наук. М., 1988. 193 с.
  14. Макаров М.И., Шулева М.С., Малышева Т.И., Меняйло О.В. Растворимость лабильных форм углерода и азота почв в К2SO4 разной концентрации // Почвоведение. 2013. № 4. С. 408–413.
  15. Мировая реферативная база почвенных ресурсов. Международная система почвенной классификации для диагностики почв и составления легенд почвенных карт. М.: МАКС Пресс, 2024. 248 с. https://doi.org/10.29003/m4174.978-5-317-07235-3
  16. Наумов А.В. Дыхание почвы: составляющие, экологические функции, географические закономерности. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 208 с.
  17. Пастухов А.В., Каверин Д.А. Запасы почвенного углерода в тундровых и таежных экосистемах северо-восточной Европы // Почвоведение. 2013. № 9. С. 1084–1094. https://doi.org/10.7868/S0032180X13070083
  18. Смагин А.В. Газовая фаза почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 301 с.
  19. Brookes P.C., Landman A., Pruden G., Jenkinson D.S. Chloroform fumigation and the release of soilnitrogen: A rapid direct extraction method to measure microbial biomass nitrogen in soil // Soil Biol. Biochem. 1985. V. 17. P. 837–842. https://doi.org/10.1016/0038-0717(85)90144-0
  20. Chantigny M. H. Dissolved and water – extractable organic matter in soils: a review on the influence of land use and management practices // Geoderma. 2003. V. 113. P. 357–380. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(02)00370-1
  21. Cheng W., Virginia R.A. Measurement of microbial biomass in Arctic tundra soils using fumigation-extraction and substrate-induced respiration procedures // Soil Biol. Biochem. 1993. V. 25. P. 135–141.
  22. Cheng W., Virginia R.A., Oberbauer S.F., Tenhunen J.D., Gillespie C.T., Reynolds J.F Soil nitrogen, microbial biomass and respiration along an arctic toposequence // Soil Sci. Soc. Am. J. 1998. V. 62. P. 654–662.
  23. Fisk M.C., Ruether K.F., Yavitt J.B. Microbial activity and functional composition among northern peatland ecosystems // Soil Biol. Biochem. 2003. V. 35. P. 591–602.
  24. Gagnon S., Allard M., Nicosia A. Diurnal and seasonal variations of tundra CO2 emissions in a polygonal peatland near Salluit, Nunavik, Canada // Permafr. Periglac. Process. 2010. V. 21. P. 208–214. https://doi.org/10.1139/as-2016-0045
  25. Golovatskaya E.A., Veretennikova E.E., Dyukarev E.A. Greenhouse Gas Fluxes and Carbon Sequestration in the Oligotrophic Peat Soils of Southern Taiga in Western Siberia // Eurasian Soil Sc. 2024. V. 57. P. 210–219. https://doi.org/10.1134/S1064229323602871
  26. IPCC, 2023: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC, Geneva, Switzerland, 184 p. https://doi.org/10.59327/IPCC/AR6-9789291691647
  27. Joergensen R.G., Wu J., Brookes P.C. Measuring soil microbial biomass using an automated procedure // Soil Biol. Biochem. 2011.V. 43. P. 873–876.
  28. Kuhry P., Grosse G., Harden J.W., Hugelius G., Koven C.D., Ping C.-L., Schirrmeister L., Tarnocai C. Characterization of the permafrost carbon pool // Permafr. Periglac. Process. 2013. V. 24. P. 146–155.
  29. Kurganova I.N., Karelin D.V., Kotlyakov V.M., Prokushkin A.S., Zamolodchikov D.G., Ivanov A.V., Shmakova N.Y. A pilot national network for monitoring soil respiration in Russia: First results and prospects of development // Doklady Earth Sci. 2024. V. 518. P. 1947–1954. https://doi.org/10.1134/S1028334X24603377
  30. Martens R. Current methods for measuring microbial biomass C in soil: Potentials and limitations // Biol. Fertil. Soils. 1995. 19. P. 87–99.
  31. McGuire A.D., Anderson L.G., Christensen T.R., Dallimore S., Guo L., Hayes D.J., Heimann M., Lorenson T.D., Macdonald R.W., Roulet N. Sensitivity of the carbon cycle in the Arctic to climate change // Ecological Monographs. 2009. V. 79. P. 523–555. https://doi.org/10.1890/08-2025.1
  32. Namsaraev Z., Bobrik A., Kozlova A., Krylova A., Rudenko A., Mitina A., Saburov A., Patrushev M., Karnachuk O., Toshchakov S. Carbon emission and biodiversity of Arctic soil microbial сommunities of the Novaya Zemlya and Franz Josef Land Archipelagos // Microorganisms. 2023. V. 11. https://doi.org/10.3390/microorganisms11020482
  33. Olchev A.V., Gulev S.K. Carbon flux measurement supersites of the Russian Federation: objectives, methodology, prospects // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2024. V. 60. Suppl. 3. P. S428–S434.
  34. Phillips J. Phillips J. Landscape Evolution. Landforms, Ecosystems, and Soils. Elsevier, 2021. 356 p.
  35. Ping C.L., Jastrow J.D., Jorgenson M.T., Michaelson G.J., Shur Y.L. Permafrost soils and carbon cycling // Soil. 2015.V. 1. P. 147–171.
  36. Rodionov A., Flessa H., Grabe M., Kazansky O.A., Shibistova O., Guggenberger G. Organic carbon and total nitrogen variability in permafrost-affected soils in a forest tundra ecotone // Eur. J. Soil Sci. 2007. Р. 1260–1272.
  37. Schuur E.A.G., Bockheim J., Canadell J.G., Euskirchen E., Field C.B., Goryachkin S.V, Hagemann S. et al. Vulnerability of permafrost carbon to climate change: implications for the Global carbon cycle // BioScience. 2008. V. 58. P. 701–714. https://doi.org/10.1641/B580807
  38. Sparling G.P., Feltham C.W., Reynolds J., West W., Singleton P. Estimation of soil microbial C by a fumigation-extraction method: use on soils of high organic matter content, and a reassessment of the kec-factor // Soil Biol. Biochem. 1990. V. 22. P. 301–307.
  39. Tarnocai C., Canadell J.G., Schuur E.A.G., Kuhry P., Mazhitova G., Zimov S. Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region // Global Biogeochemical Cycles. 2009. V. 23. Р. GB2023. https://doi.org/10.1029/2008GB003327
  40. Vance E.D., Brookes P.C., Jenkinson D.S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C // Soil Biol. Biochem. 1987. V. 19. P. 703–707.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025