Том 2

Эмиссия углекислого газа почвенным покров

В глобальных изменениях природной среды и климата ведущая роль принадлежит циклу углерода, с которым связаны биогеохимические циклы остальных элементов, а через парниковый эффект и состояние атмосферы, обусловливающее климат — отсюда и изменение продуктивности природных и искусственных экосистем.

Цикл углерода в наземных системах определяется балансом между поглощением углекислого газа наземной растительностью (на создание органического вещества) и выделением углекислого газа при дыхании почв.Углекислый газ атмосферы на 90 % имеет почвенное происхождение, из чего следует, какой мощный источник углекислоты представляет собой почвенный покров Земли.

Однако почва в то же время сама служит резервуаром, аккумулирующим углекислоту. Углерод, накапливающийся и содержащийся в гумусе почв, может служить стоком углекислого газа в течение сотен лет. Другим резервуаром углекислоты в наземных экосистемах служат болота, в которых изъятие углерода происходит на тысячи лет. Осушение болот и распашка целинных земель приводят к резкому усилению минерализации органического вещества и высвобождению законсервированных запасов углерода.

Углекислота в почве образуется, в основном, за счет работы почвенных макро- и микроорганизмов, заключающейся в разложении и окислении органического вещества. До одной трети углекислоты в почве выделяется корнями высших растений. В почвах, развитых на известковых породах, углекислота может быть продуктом разрушения углекислого кальция почвенными кислотами; возможен приток углекислоты в почву с газами из более глубоких горизонтов земной коры.

Максимальное содержание углекислоты в почвенном воздухе отмечается в нижележащих горизонтах почвы. На глубине 90–180 см концентрация углекислого газа в течение всего года составляет 8–12 %, в то время как в поверхностных горизонтах, вследствие активного газообмена с атмосферой, она понижается до 0–2 %. В течение года концентрация диоксида углерода имеет четко выраженный максимум в период наивысшей биологической активности.

Методологической основой при составлении карты послужила известная зависимость скорости разложения органического вещества в почвах и интенсивности продуцирования ими углекислого газа от биоклиматических условий их формирования.

Специальное содержание карты разработано на основе анализа связи между биоклиматическими условиями, свойствами почв и данными о продуцировании ими углекислого газа.

Группировка почвенных типов и подтипов проведена с учетом основных биоклиматических параметров, строения почвенного профиля, гумусированности и некоторых других свойств почв. Основные типы и подтипы почв России объединены в 20 групп. На основе данных по удельной эмиссии углекислого газа за сутки и продолжительности вегетационного периода для каждой группы почв были рассчитаны потоки углекислого газа за вегетационный период. Для почв, по которым имелись данные по эмиссии углекислого газа под различными фитоценозами и угодьями, рассчитаны средневзвешенные значения эмиссии с учетом их площадей. Кроме того, выявлены и учтены различия в эмиссии углекислого газа почвами, принадлежащими одному и тому же типу и подтипу, за счет разницы в продолжительности вегетационного периода, обусловленной их фациальными особенностями. Для тех почв, по которым отсутствовали данные по эмиссии углекислого газа, значения его потоков принимались аналогичными тем почвам, гидротермические и другие параметры которых были наиболее близкими.

В легенде к карте по значениям удельной эмиссии почвами выделено 11 градаций. Для каждой градации определен состав групп почв с соответствующими значениями интенсивности эмиссии.

Абсолютные значения потоков эмиссии углекислого газа с поверхности почв рассчитывались путем умножения средней по шкале величины потока за вегетационный сезон для данной группы почв на занимаемую ей площадь. Суммарная величина эмиссии почвенным покровом России составляет 3,12 Гт за вегетационный период.

Сухопутные экосистемы России поглощают углекислого газа больше, чем выделяют, т. е. территория страны выступает в роли значительного поглотителя углекислого газа. В пределах России почвенный источник эмиссии углекислого газа значительно доминирует над техногенным, который оценивается в 0,7–0,8 Гт С–СО₂/год.