Сравнительная характеристика «дыхания почв» в березовой и осиновой парцеллах лесостепной зоны Западной Сибири

Глобальное изменение климата многие связывают с промышленными выбросами СО ₂ и прочих парниковых газов, а основными мерами по снижению их негативного влияния предлагается расширить площадь лесных насаждений, в том числе и за счет лесов Киотского протокола для консервирования атмосферного диоксида углерода. Вместе с тем известно, что основная масса парниковых газов выделяется из почвы [1, 2, 3], однако эти противоречивые мнения не имеют подтверждения в Сибири, хотя именно здесь расположен основной лесной фонд Планеты, и, следовательно, сибирские леса играют весьма важную роль в регулировании содержания СО ₂ в атмосфере.

Цель исследований. Изучить динамику выделения углекислоты из почвы лесных насаждений в зависимости от преобладающей породы, типа лесорастительных условий в лесостепи Западной Сибири наиболее промышленно развитом и интенсивно используемой в сельском хозяйстве регионе, где в лесах господствуют моновидовые парцеллы мелколиственных пород, отличающиеся климаксовым состоянием и отсутствием возрастных сукцессий.

Ожидаемые результаты. Планируется доказать различие в «дыхании почв» под типичными для зоны березовыми и осиновыми лесными экосистемами, различающимися по их ландшафтной приуроченности.

Объект исследований. Исследования проводились на территории Москаленского района Омской области в 2013 году в 3 срока (1срок с 27.07 до 1.08.; 2 срок с 11.09 до 15.09.; 3 срок с 18.10 до 24.10). Изучаемое хозяйство географически расположено в координатах N 55° 05. 923' E 71° 57. 567'. Выделение углекислого газа определялось в основных лесных формациях данного района — березовой и осиновой с разнотравным и костяничниковым типами леса.

Методика исследований. Определение выделившегося СО ₂ из почв проводилось по методу изучения «дыхания почвы» В. И. Штатнова (1952 г.), который заключается в поглощении щелочью углекислого газа, в последующем связывании его ВаСl₂ и титровании избытка щелочи HCl [4, 5] на изолированных пластиковыми «колпаками» микроплощадках 17 см ², устанавливаемых в период максимального солнцестояния с 12 до 15 часов местного часового пояса, ежедневно в течение 5 дней в пределах одного срока. Повторность наблюдений в течение 1 часов в пределах одного дня 3-кратная; размер изолятора 10,5 см в диаметре, при размере учетной емкости 7,5 см в диаметре.

Учетная емкость помещалась на треножнике на высоте 1−2 см над поверхностью почвы. Растительность на учетных площадках срезалась непосредственно перед установкой изоляторов, с тем, чтобы в почве сохранилась активность корневого и микробиологического дыхания.

Практическая значимость. Данные, полученные в ходе исследования, могут быть использованы для оценки потоков эмиссии диоксида углерода при расчетах роли лесных экосистем южной части сибирского региона в изменении содержания СО ₂ в атмосфере Планеты.

Результаты исследования. В первый срок наблюдений различия в «дыхании» между парцеллами за 5 измерений оказались следующими: 10,5%, 8,2%, 11%, 15,6%, 14,7%; во второй срок — 34,5%, 1,6%, 37,6%, 6,7%, 7,4%; в третий срок — 18,6%, 16,4%, 19,7%, 27,3%, 25%.

Результаты статистической обработки полученных данных отдельно по каждой лесной формации и по каждому сроку, приведенные в таблице 1, с целью проверки соответствия сомнительных данных [6], показали достоверную значимость каждого отдельного измерения при вероятности 0,95.

В первом сроке после цветения эдификаторов экосистем оказалось, что в течение 5 дней различия выделения СО ₂ из почв между двумя лесными формациями, хотя и варьировали, но в среднем были равными в пределах 10−12 кг/га*час. Лишь на третий день наблюдений данный показатель повысился от среднего уровня на 25,5% по березовой парцелле, и на 22% - осиновой.

Во втором сроке в конце вегетации осинового леса и начала пожелтения листьев березы средний уровень выделения диоксида углерода существенно не изменился. При этом в большинстве наблюдений ранее заметные различия между лесными формациями сгладились. Но в отдельные дни наблюдений проявлялись значительные вспышки повышения биологической активности почвы. В эти дни измерениях расхождения составили 36,2%, и 30,6% от среднего. Но в одни дни с преимуществом осинового, а в другие — березового леса. Выявить объективные причины подобных колебаний не удалось. углекислота почва лесостепь сибирь В конце вегетационного периода 2013 г. биологическая активность лесных биогеоценозов существенно снизилась в два раза. Лишь в последний день наблюдений в осиновом лесу, полностью сбросившему листву, внезапно величина дыхания почвы почти достигла уровня периода вегетации. Но учитывая правила выбраковки сомнительных данных [7] мы не исключили ни одной из экспериментально установленных величин.

Таблица 1. Статистическая обработка средних значений по лесным формациям и срокам.

Выводы

• 1. Различия между выделением СО ₂ в березовых и осиновых парцеллах не существенны ни в период вегетации, ни при ее завершении.
• 2. Различия травянисто-кутарниковой растительности, которая обуславливает тип лесорастительных условий, также не оказывают влияния на выделение углекислоты в лесных парцеллах.
• 3. Температурный режим в период вегетации лесной растительности оказал несущественное влияние на интенсивность сезонной динамики СО ₂, лишь после листопада при t 1−5°С интенсивность «дыхания» почвы сократилась почти вдвое.

Библиографический список

• 1. Наумов А. В. Дыхание почвы: составляющие, экологические функции, географические закономерности: Монография. Новосибирск.: Изд-во СО РАН, 2009. — 208 с.
• 2. Кудеяров В. Н. Выделение углекислого газа почвенным покровом России // Природа. 1994. № 7. С. 37 — 43.
• 3. Нагорная О. В. Влияние различных форм природопользования на энергетические функции органического вещества чернозема типичного: Автореф. дис. канд. биол. наук. Курск., 2008. 17 с.
• 4. Вадюнина А. Ф. Методы исследования физических свойств почв: учебник. М.: Агропромиздат., 1986. 416 с.
• 5. Ревут И. В. Физика почв: учебник. 2-е изд., дополн. и переработ. Л.: Колос., 1972. 368 с.
• 6. Дмитриев Е. А. Математическая обработка в почвоведении: учебник. М.: Изд — во МГУ, 1995. 320 с.
• 7. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта: учебник для вузов. М.: Колос, 1968. 336 с.