авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 10 |

«Западно-Сибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее West Siberian Peatlands and Carbon Cycle: past and present ...»

-- [ Страница 7 ] --

из наиболее общих распределенных методов (метод «обратной задачи») и проанализировать На верхней границе задаётся условие 1-го рода погрешности этого метода. - экспериментально измеренная концентрация МЕТОД «ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ» СН4 на высоте 6 м. Минимизация при подборе значения УП q производилась для функционала В достаточно общем виде распространение примеси в атмосфере может быть представлено ф = Е[(СмД “ C3kcJ2'w,] (суммирование по о,/ экспериментальным данным от 1 до п). Здесь как решение при начальных и граничныхусловиях п - число измеренных значений концентрации;

дифференциального уравнения См д - значение концентрации метана в о /.

t + „. + r. | + lr. g. i ( (t, + 0 ). g + точке измерения, выдаваемое моделью по полученной метеорологической информации для i-ro момента времени (мгС-СН4-м_ ), Сэксп/ - ;

) (1) измеренное значение концентрации метана для этого же момента времени (мгС-СН4-м_ ). Веса математическое ожидание вычислялись по следующей формуле:

Здесь с концентрации газа;

и, v, w - средние значения м/=1 /(АСм д о,)2= 1 /{0.1 0 2 -[1п ( / у \/)) - \n(Kzi(V-AV))]f (2) компонентов скорости ветра, соответственно, Здесь ДСм д - погрешность определения См д о( о (.;

вдоль горизонтальных осей х, у и вертикальной Kzl(V) - коэффициент турбулентной диффузии;

оси z;

/сх, ку, ^-соответствующие коэффициенты Kzi( V-A V) - коэффициент турбулентной диффузии турбулентной диффузии;

D - коэффициент при внесении погрешности AV в реально молекулярной диффузии (Бородулин с соавт., 1997) примеси;

t - время. Погрешность скорости ветра Рассматривается область атмосферы над для различных её значений болотом. На границе почва/атмосфера задается Погрешность скорости Интервал скоростей условие 2 -города, содержащее величину ветра V, м-с-1 ветра AV, м-с- УП q (примесичерез границу). На других 0.15-0.16 0. границах области ставятся соответствующие 0.16-0.7 0.258-^+0. конкретной ситуации условия, обеспечивающие 0.7 0.194+0.05-V Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

Чувствительность модели к ошибкам, измеренную скорость V (м2 с_ ) AV выбиралась в вносимым погрешностью температурных соответствии с табл. 1.

Периодам времени, когда анемометр не датчиков, определялась с помощью метода вращался или вращался менее 1 / 1 0 от времени «бутстрепа» (Диаконис и Эфрон, 1983). Внесение погрешности моделировалось таким образом: в измерения (скорости ветра 0.15-0.16 м-си) каждый момент времени кзначению температуры приписывалась погрешность 0.11 м-с-1. Это на каждой из двух высот прибавлялась значение выбиралось исходя из типичных значений скорости ветра на болотах. распределённая равномерно от -0.25 до +0. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ случайная величина (значение погрешности Значения УП, полученные во время серий датчиков ±0.25 К получено экспериментально).

Далее, исходя из уже «искажённых» значений измерений 1 0 - 1 1 августа и 1 - 2 сентября, температуры, описанным выше образом оказались равны, соответственно, 1.45 и вычислялось значение УП. Такой расчёт был 2.78 мгС-СН 4, м'2-ч'1 Различиезначенийоказалось.

достаточно большим, в связи с чем возник вопрос произведён для каждой из серий измерений в о том, в чём причина этого: в погрешности метода 50 повторностях, причём значения вносимых или в «естественной» динамике эмиссии СН4, «искажений» менялись при вычислении связанной динамикой факторов внешней среды каждого следующего значения УП. Для серии (уровня болотных вод и температуры). августа результат оказался равен 1 0- При минимизации для двух из трёх (среднее значение ± стандартное отклонение):

сессий измерений была выявлена сильная 1.45 ± 0.06 мгС-СН4-м_, а для серии 1- 2-ч' сентября: 2.78 ± 0.23 мгС-СН4-м_ 12-ч_.

чувствительность получаемых значений УП к Наблюдавшиеся различия УП в двух разных изменению параметра шероховатости z 0 ( m ), равному такому расстоянию от дневной сериях могут объясняться ещё и направлением поверхности, на котором скорость ветра ветра: поскольку разные области болота обращается в ноль (Седунов, 1991: с. 179). характеризуются различными значениями УП При равновесной стратификации атмосферы, метана, то нами будет регистрироваться величина УП, соответствующая той области болота, со согласно теории Прандтля-Кармана, параметр шероховатости определяется следующим стороны которой дул ветер. Так, в течение серии образом: измерений 1 0 - 1 1 августа направление ветра было юго-западным, а в серии 1 - 2 сентября Z. = 7, - северо-западным. Для оценки величины области болота, влияющей на величину УП Здесь uv и2 - скорости ветра (м-с-1 ), соответственно, на высотах zv z2 (м). С помощью (в англоязычной литературе - «футпринта») этой формулы для двадцати различных моментов использовалась одномерная по пространству времени напротяжениивсехтрёхсерий измерений, модель (Hsieh et al., 2000). Величиной области в которые устанавливалась равновесная или футпринта считалось то расстояние, для которого оченьблизкая кней стратификация, был вычислен значение интегральной функции футпринта F массив значений z0. Полученные значения равнялось 0.95. Для измерений 10-11 августа это параметра шероховатости варьировали от 0.004 значение составило около 40 м, для 1-2 сентября - около 80 м. Далее для каждой серии измерений до 0.061 (медиана = 0.0 2 0, нижний/верхний квартили: 0.011/0.043). В дальнейших расчетах выделялся сектор, в котором происходили колебания направления ветра, и в этих секторах принималось медианное значение z0 = 0. 0 2 0 м, однако подстановка значений квартилей вместо с помощью программы Maplnfo Professional 8. медианного значения z0 приводит в среднем к («Maplnfo Corporation», США) выделялись три такому же изменению значения Ф, к которому типа объектов (гряды, мочажины и топи), для приводит изменение УП с поверхности болота каждого из которыхкамерно-статическим методом 2-ч_1. Такая значимая для на 0.3 мгС-СН4-м_ измерялась величина УП (результаты приведены используемой нами модели вариабельность в (Sabrekov et al., в печати)). Соотношение медиан полученных значений УП для топей и вызвана, вероятнее всего, невысокой точностью измерений температуры: использованные нами мочажин составило 1.57:1. УП с гряд был более термодатчики имели ту же величину погрешности чем на порядок меньше и принимался за ноль.

(±0.25 К), что и градиент температуры при Затем в обоих секторах были определены доли равновесной стратификации атмосферы для тех площадей топей, мочажин и гряд, после чего они умножались на соответствующие величины высот, на которых производились измерения. Это могло привести к неточности при определении УП. Полученные для обоих секторов значения стратификации атмосферы. показали, что за счет разного направления ветра 132 l/Vesf Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present УП при измерениях 1 - 2 сентября должен быть при том, что разница между полученными при прочих равных условиях на 15% больше, чем в обеих сериях значениями УП составила 10-11 августа (0.23 мгС-СН4-м'2 ч_ ).

1 2.78-1.45 = 1.33 мгС-СН.-м'2-ч' 1 чем 0.23 + 0.64 = Для оценки суммарной погрешности (Д), 0.87 мгС-СН4-м_ 1 Таким образом, даже сучётом 2-ч_.

вносимой различными видами ошибок (Д:), разных зон влияния, в различиях значений УП, вероятно, присутствует значимая «природная»

использовалась формула: Д = (1Д2)1 (Румшиский, /г составляющая, связанная с сезонной динамикой 1971). Вычисленная таким образом суммарная температуры почвы и уровня болотных вод.

погрешность оказалась равна 0.64 мгС-СН4 м'2 чи, ЛИТЕРАТУРА 1. Бородулин, А.И., Десят ков, Б.Д., Махов, Г.А., Сарманаев, С.Р 1997. Определение эмиссии болотного метана по изме­ ренным значениям его концентрации в приземном слое атмосферы. М ет еорология и гидрология 1: 66-74.

2. Д иаконис, П., Эфрон, Б. 1971. Статистические методы с интенсивным использованием ЭВМ. В мире науки 7: 60-73.

3. Румшиский, J1.3. 1971. М атематическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука. 192 с.

4. Сабреков, А.Ф. 2010. О связи суточной динамики концентрации метана над болотом с коэф ф ициентом диффузии. Д и ­ намика окружающ ей среды и глобальные изменения климата 1, №2. С. 3.

5. Седунов, Ю.С. (ред.). 1991. Атмосфера. Л.: Гидрометеоиздат. 510 с.

6. Hsieh, C.I., Katul, G., Chi, Т. 2000. An approxim ate analytical model for footprint estimation of scaler fluxes in therm ally stratified atm ospheric flows. Adv. W ater Resour. 3: 765-772.

7. Sabrekov, A.F., Kleptsova, I.E., Glagolev, M.V., Maksyutov, S.S., Machida, T.Methane emission from middle taiga oligotrophic hollows of W estern Siberia. Вест ник ТГПУ. (в печати).

Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

УДК 574. ДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЕ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА И МЕТАНА В ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖАХ ЭВТРОФНОГО БОЛОТА «ТАГАН»

DYNAMICS OF THE CARBON DIOXIDE AND METHANE FORMATION IN THE PEAT DEPOSITS OF THE EUTROPHIC BOG «TAGAN»

M.A. Сергеева M.A. Sergeeva Томский государственный педагогический университет, Россия E-mail: Margaret80@yandex.ru п. 1 верхний слой представлен травяным низин­ Особую роль в глобальном круговороте угле­ ным (25-50 см) и древесным низинным (0-25 см) рода в биосфере играют торфяно-болотные эко­ системы. С одной стороны они обеспечивают торфом, в залежи п. 2 древесные остатки не об­ сток углерода из атмосферы, накапливая его в наружены и с глубины 150 см и до поверхности виде торфяных залежей, с другой - служат мощ­ слои представлены травяным торфом, с преоб­ ным источником парниковых газов (метана и ди­ ладанием вахты. Особенностью торфяной зале­ жи п. 3 является наличие сапропели на глубине оксида углерода).

Многочисленные исследования показали, что 320-375 см. В основании ТЗ также лежит слой величина эмиссии С02 и СН4 зависит от многих древесного торфа (300-320 см), затем следуют факторов, но прежде всего она определяется ак­ слои травяного торфа (300-175 см) с преобла­ тивностью биохимических процессов, протекаю­ данием вахты или осоки, и древесно-травяные щих в торфяной залежи. Однако динамика про­ (175-100 см) с преобладанием вахты. Верхние цессов образования парниковых газов в залежи горизонты, как и в п. 2, представлены вахтовым болот остается почти не исследованной. торфом (0 - 1 0 0 см).

В данной работе была поставлена цель: изу­ На каждом пункте ежедекадно проводились чить процессы формирования газового состава в измерения уровня болотных вод (УБВ), ежеме­ эвтрофном болоте. сячно опыты по изучению динамики образования Исследования проводились на эвтрофном бо­ С02 и СН4 “реерегз”-методом (Айлрих, 2000). Раз лоте «Таган», которое размещается в пределах в месяц на каждом пункте отбирались образцы подзоны эвтрофных древесно-травяно-моховых для проведения микробиологических исследова­ болот (Томская обл.), мощность залежи торфа ний (Звягинцев, 1991).

3 м. Болота расположено в древней ложбине Рассмотрим изменение концентрации С02 по стока р. Томи, подстилающими породами служат глубине ТЗ. Концентрация диоксида углерода в пески, супеси и суглинки. Водное питание проис­ ТЗ п. 1 и 2 была фактически одинаковой: в ТЗ ходит за счёт атмосферных осадков и склоновых п. 1 она изменялась от 0,047 до 1,44 ммоль/л, в вод, поступающих с вышележащих водосборов ТЗ п. 2 - от 0,041 до 1,84 ммоль/л. Как известно, (Инишева, 2010). Исследования проводились на основными соединениями, из которых состоят трех наблюдательных пунктах. ткани растений-торфообразователей, являют­ Пункт (п.) 1 представляет собой целинный ся углеводы, в частности целлюлоза. Углеводы участок, п. 2 расположен на расстоянии 1 0 0 м от являются преобладающим компонентом расте­ п. 1, и представляет участок агролесомелиора­ ний и составляют 40-80% органической массы ции, которая была проведена в 1963 г. Торфяная растений. Они в первую очередь усваиваются залежь этих пунктов имеет мощность около 3 м. микроорганизмами, и поэтому распад раститель­ П. 3 - целинный участок с мощностью торфяной ных остатков протекает наиболее интенсивно залежи около 4 м. Торфяные залежи (ТЗ) иссле­ сразу же после их отмирания. Вероятно, поэто­ дуемых пунктов различаются по ботаническому му наиболее высокая концентрация диоксида составу. В основании залежей п. 1 и 2 распола­ углерода в среднем за вегетационный период гаются слои древесно-травяного и древесно­ была зафиксирована на глубине от 50 до 100 см, го торфа. Но если в срединных горизонтах п. 2 в слоях с низкой степенью разложения. Сле­ (150-200 см) в сочетании с древесными остат­ дует также отметить, что наибольшая средняя ками встречается осока, то на этих же глубинах за вегетационный период концентрация С 02 в п. 1 преобладает вахта. Различаются эти пункты торфяной залежи п. 1 отмечалась на глубине и по ботаническому составу верхних слоев. В ТЗ 50 см (1,44 ммоль/л), в залежи п. 2 на глубине 134 l/Vesf Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present 100-125 c m (1,84 ммоль/л), в горизонтах, сложен­ обогащения этих горизонтов диоксидом углерода ных вахтовым типом торфа. В горизонтах, сло­ в августе и сентябре. Аналогичная закономер­ женных древесными растениями, концентрация ность отмечалась и в динамике аэробных целлю С02 меньше в среднем в 1,5 раза. лозоразрушиющих микроорганизмов.

Торфяная залежь пункта 3 характеризуется бо­ В ТЗ п. 2 вегетационный период 2009 г. ха­ лее низкой концентрацией диоксида углерода по рактеризовался максимумом образования С сравнению с ТЗ п.

1 и п. 2, примерно в 2-2,5 раза, в августе и сентябре, что, объясняется активно­ и изменяется от 0,144 ммоль/л до 0,705 ммоль/л. стью аэробных целлюлозоразрушающих микро­ Максимум содержания С02 в залежи также отме­ организмов. В мае анаэробы не проявляли свою чался в слое вахтового торфа на глубине 50 см активность, вероятно, из-за низкой температуры (0,705 ммоль/л), но при этом диоксида углерода в ТЗ, однако в июне их средняя численность уве­ было в 2 раза меньше чем в аналогичных слоях личилась почти в 3 раза, а ухудшение аэрации, п. 1 и 2. Проведенный анализ показал, что это вызванное обильными осадками в июле способ­ связано с численностью целлюлозоразрушаю­ ствовало дальнейшему увеличению численности щих микроорганизмов, которые участвуют в раз­ анаэробов целлюлозолитиков еще в 1,5 раза, по ложении целлюлозы и освобождении углерода из сравнению с июнем.

общей органической массы. Численность анаэ­ В п. 3, обильные осадки в мае привели к рез­ робные целлюлозолитиков торфяной залежи п. 3 кому повышению УБВ в конце мая - июне, что, в изменялась от 0 до 2,98*103 КОЕ/г а.с.в., что в свою очередь, привело к максимуму образования 1,5-2,5 раза меньше по сравнению с п.1 и 2, по­ С02 (0,705 ммоль/л), при этом средняя концен­ трация выделения С 02 постепенно уменьшалась этому активность образования С02 в торфяном профиле этого пункта была ниже. с июня по сентябрь. Это подтверждается микро­ Рассмотрим динамику образования метана биологическими исследованиями, которые пока­ в исследуемых пунктах. В ТЗ п. 1 концентра­ зали, что численность целлюлозоразрушающих ция СН4 изменялась в пределах 0,0000326 - микроорганизмов по всему профилю уменьша­ 0,159 ммоль/л, п. 2 - 0,000042 - 0,134 ммоль/л, лась и в сентябре достигла минимума.

п. 3 - 0,0208 - 0,167 ммоль/л. Анализ изменения В динамике образования метана для пунктов содержания СН4 по глубине показал наличие 1 и 2 отмечаются общие закономерности: вслед­ двух максимумов: на глубине 50 см и 150-200 см, ствие понижения УБВ средняя концентрация ме­ которые связаны с высокой активностью метано- тана в профиле этих пунктов понижалась с июня бразующих микроорганизмов в этих слоях. по август. Особо следует отметить август, когда в Анализ всего вегетационного периода 2009 г. результате максимального снижения УБВ и улуч­ шения аэрации, концентрация метана снизилась показал, что в ТЗ п.1 концентрация С 02 вплоть до сентября менялась незначительно. В августе до минимальных значений по всему профилю в п.1 из-за слабых осадков (ниже нормы в 1,3 ТЗ. В п. 3 анализ всех месяцев исследований раза) произошло значительное снижение УБВ показал, что пик образования метана фиксиро­ (до - 2 0 см), что привело к снижению концентра­ вался в сентябре и в 3 раза превышал июльские ции С02 в верхних горизонтах, и повышению в значения, что можно объяснить обильными осад­ нижних (1, 6 ммоль/л), в то время как с июня по ками во второй половине июля, которые привели сентябрь на этой глубине газ не фиксировался. к ухудшению аэрацию и увеличению активности Полученные данные подтверждаются динамикой метаногенов.

активности анаэробных целлюлозоразрушающих На основании проведенных исследований, микроорганизмов. В июне, когда УБВ находился можно сделать следующие выводы:

на высоком уровне и были созданы условия наи­ 1. Активность образования С02 и СН4 в ТЗ опре­ более благоприятные для развития данной груп­ деляется ботаническим составом торфов, сла­ пы микроорганизмов, они были зафиксированы гающих залежь.

на всех глубинах ТЗ, включая верхние горизонты. 2. Динамика процессов образования диоксида В августе, при понижении УБВ, целлюлозолити- углерода и метана хорошо проявляется на про­ ки практически не проявляли свою активность тяжении теплого периода года и зависит от УБВ в верхних горизонтах, но при этом были более и активности микроорганизмов.

активны на глубине 150-200 см, что привело к Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ (НШ-3938-2008.5) и Федерального агентства по науке и инновациям (ГК № 02.740.11.0325) ЛИТЕРАТУРА 1. Инишева, Л.И., Виноградов, В.Ю. и др. 2010. Болотные стационары Томского государственного педагогического универ­ ситета. Томск: Изд-во Томского государственного педагогического университета. 118 с.

2. Айлрих, Б., Бернс, С.Ж., Ш тайнман, Ф. 2000. Происхождение и циркуляция СН4 и С 0 2 в торфянике. В сб.: Сокращение эмиссии метана. Вторая М еждународная конф еренция. Новосибирск: 233-239.

3. Звягинцев, Д.Г. 1991. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ. 304 с.

Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

УДК 631.433.5:631.445. ЭМИССИЯ МЕТАНА ИЗ КАНАЛОВ АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХ ТОРФЯНЫХ БОЛОТ METHANE EMISSION FROM CANALS OF ANTHROPOGENICALLY CHANGED PEATLANDS A.A. Сирин1 Г. Г. Суворов1 М. В. Гпаголев23, М. В. Чистотин, *, A.A. Sirin1 G.G. Suvorov1 M.V. Glagolev23, M.V. Chistotin, *, 1 Институт лесоведения РАН, Россия 2 Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, Россия 3 НОЦ «Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата» ЮГУ, Россия 4 Всероссийский НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, Россия *E-mail: root@ilan.ras.ru (Московская область) включали торфоразработ­ Антропогенное воздействие на торфяные бо­ лота нарушает баланс процессов поглощения и ки, осушение для сельского и лесного хозяйства, эмиссии парниковых газов, что может быть при­ а также контрольный участок естественного бо­ чиной их аномально высокого выделения, пре­ лота. Во всех случаях измерения потоков метана жде всего метана, из гидрологических элементов из канав дополнялись измерениями на основных искусственной дренажной сети. поверхностях примыкающих болот и осушенных торфяников.

Однако дренажные каналы разного назначе­ ния и придорожные зоны подтопления весьма Использовались статические камеры раз­ мало изучались как источники парниковых газов личной формы и конструкции объемом от 15 до 64 л, оснащенные светоотражающими чехлами, (Sirin, Laine 2008;

Peatlands..., 2008;

etc.). Целью исследования было дополнить имеющиеся весь­ вентиляторами для перемешивания воздуха и длинными пробоотборными трубками. При из­ ма немногочисленные отечественные данные (Чистотин и др. 2006;

Глаголев и др. 2008;

и др.) мерениях на торфяных почвах камеры устанав­ о потоках парниковых газов из таких источников. ливались на врезаемые в почву металлические основания с гидрозатвором. Для измерения с Измерения потоков метана и диоксида углеро­ поверхности воды камеры оснащались плаваю­ да (последний в данной работе не рассматрива­ ется) на искусственных водных объектах (осуши­ щими основаниями. Отбор проб проводился в шприцы объема 2 0 мл или в стеклянные вакуу тельные каналы разного порядка и назначения, зоны антропогенного подтопления вдоль дорог мированные флаконы (60 мл). Анализ метана и других линейных сооружений) проводились на проводился в лабораторных условиях методом ключевых участках Европейской части России газовой хроматографии. Параллельно с измере­ (Тверская и Московская области) и Западной нием потоков проводились замеры температуры Сибири (Томская область и ХМАО). Наблюде­ воздуха и почвы, для каналов определялись тем­ ния велись в летне-осенний период 2 0 1 0 г., а на пература воды, pH, Eh, электропроводность, а на объектах в Московской области круглогодично, ряде объектов - поверхностная скорость течения начиная с 2005 года (Чистотин и др. 2006). На воды и количество растворенного 0 2.

Западно-Двинском лесоболотном стационаре На осушенном участке Дубненского болотного ИЛАН РАН (Тверская область) измерялись по­ массива (Московская обл.) удельный поток СН4 с токи на дренажных каналах, расположенных на площадей межканавий, используемых под тор­ контрастных объектах лесоосушения: на верхо­ фодобычу и сенокос, был порядка 0,01 мг С м_ 2ч_, вом и низинном торфяниках, разных элементах имел переменный знак и мог приниматься прак­ дренажной сети, а также в верхнем и нижнем тически нулевым. На канавах тех же объектов бьефах бобровой плотины на магистральном эмиссия достигала 10,0 мг С м_ 1 причем на 2ч_, канале. В Томской области измерения прово­ торфоразработках эмиссия из канав была не­ дились на лесосушительных и придорожных ка­ сколько выше, чем на сенокосе, при одинаковых налах разной степени проточности преимуще­ pH (7,0), Eh (14,0 мВ) и температуре верхнего ственно на мезотрофных болотных участках. В слоя воды, достигавшей в летний период 22,0°С и более. На соседнем участке лесоосушения районе стационара в пос. Шапша Югорского ГУ (ХМАО) измерения проводились на придорож­ магистральный канал был подпружен плотиной, ных канавах и в зонах подтопления вдоль дорог с что привело к поднятию уровней болотных вод в твердым покрытием и зимников. Круглогодичные межканавьях выше по течению. Здесь эмиссии измерения на Дубненском болотном массиве метана была на два порядка выше по сравнению 136 l/Vesf Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present с межканавьями ниже по течению, где поток был скорости потока дренажных вод увеличивает 0,01 мг С м_, причем с переменным знаком перемешивание верхних и нижних слоев воды и 2ч' (аналогично торфоразработкам и сенокосу). При способствует ее дегазации.

этом многократные измерения показали, что по­ На территории ХМАО измерения проводи­ ток метана из канала в нижнем бьефе плотины лись на двух болотных массивах, нарушенных был почти всегда выше, чем в верхнем. Разница дорожной сетью. Первый - пересеченное зимни­ могла достигать порядка, как, например, в июне ком верховое болото («Чистое») недалеко от по­ 2010 г. - 10 и 1 мг С м'2чи соответственно. На кон­ селка Шапша. Второй - болотный массив, нару­ трольном участке естественного болота поток шенный автодорогой Ханты-Мансийск - Сургут, метана варьировал от 0,01 до 1,0 мг С м'2ч_, а на 1 в 40 км от того же населенного пункта. В обоих микроповышених в засушливые периоды проис­ случаях имеет место выраженный эффект под ходило слабое поглощение метана. пруживания. Со стороны подтопления зимника На Западно-Двинского лесоболотном ста­ наблюдались очень большие значения потоков ционаре измерения проводились на верховом и метана - порядка 100,0 мг С м'2ч_, тогда как на низинном торфяниках, осушенных для лесного противоположной стороне только 10,0 мг С м'2ч_, хозяйства: на каналах разной величины и приле­ а на самом зимнике -1,0 мг С м'2чи. Однако из-за гающих межканавий. Потоки метана из каналов небольшой повторности измерений эти данные на низинном торфянике были на порядок выше, являются оценочными и требуют дальнейшей чем на верховом - 10,0 и 1,0 мг С м_ 1 соответ­ проверки. Удельные потоки метана из канав с 2ч' ственно. В аналогичный летний период дренаж­ обеих сторон шоссе были близкими - порядка ные воды на верховом торфянике имели pH -4,0, 0,1-1,0 мг С м_, с отдельными пиковыми зна­ 2ч' Eh - 190 мВ, Т воды 21 °С, на низинном - соот­ чениями до 10,0 мг С м'2ч'1. Гидрохимические по­ ветственно pH - 7, Eh - 20 мВ, температура воды казатели были также схожи: pH - 6,5, Eh - 30 мВ, 16 °С. Вне зависимости от трофности объекта, температура воды 15,5 °С.

эмиссия из магистральных каналов была выше, Исследования подтвердили значение гидро­ чем из осушителей. Поток СН4 на межканавьях логических элементов антропогенно нарушенных был порядка 0,01 мг С м'2чи, при этом на верхо­ болотных экосистем в эмиссии метана. Значи­ вом торфянике преимущественно с положитель­ тельные потоки наблюдались из осушительных ным знаком, а на низинном - с отрицательным. каналов разного назначения, при этом эмиссия Измерения на каналах с бобровыми плотинами метана возрастала с увеличением трофности показали аналогичную Дубненскому массиву среды и скорости потока. Последнее способству­ картину - после плотины поток СН4 выше, чем ет перемешивания воды и ее дегазации. Об этом до нее. свидетельствуют измерения на участках каналов На территории Томской области измерения разной проточности, а также в верхнем и нижнем проводились на осушенной части Бакчарского бьефе плотин и перемычек разного происхожде­ болота - на мезотрофном участке, осушенном по­ ния. Предварительные результаты показали, что рядка 30 лет назад. Значения измеренной эмис­ строительство капитальных дорог и прокладка сии СН4 варьировали от 0,01 до 1,0 мг С м'2чи. зимников могут заметно влиять на поток метана В настоящее время каналы зарастают и имеют из болотных почв, который достигает особо высо­ различающиеся по проточности участки. По- ких значений в зонах подтопления и в придорож­ средствам множественной линейной регрессии ных канавах. Несмотря на небольшую ширину, было выявлено, что удельный поток метана (F, мг если учесть распространенность и суммарную С м'2ч'1 из каналов хорошо коррелирует со скоро­ ) протяженность рассмотренных объектов, их об­ стью потока воды (V, м/с): F = 4,9644*V + 0,1744, щий вклад в эмиссию этого парникового газа в R2 =0,77. Можно предположить, что повышение атмосферу может быть весьма ощутимым.

Авторы выражают благодарность М. С. Ковалеву и аспирантке Югорского ГУ И.Е. Клепцовой, выполнивших измерения на каналах в Томской обл. под руководством одного из авторов ЛИТЕРАТУРА 1. Peatlands and Clim ate Change. 2008. M. Strack (ed.). International Peat Society, Saarijarven Offset Oy, Saarijarvi, Finland.

223 p.

2. Глаголев, M.B., Чистотин, M.B., Шнырев, H.A., Сирин, А.А. 2008. Летне-осенняя эмиссия диоксида углерода и метана осушенными торф яниками, измененными при хозяйственном использовании, и естественными болотами (на примере участка Томской области). А грохимия 5: 5 6 -6 8.

3. Чистотин, М.В., Сирин, А.А., Дулов, J1.E. 2006. Сезонная динам ика эмиссии углекислого газа и метана при осушении болота в Московской области для добычи торф а и сельскохозяйственного использования. А грохимия 6: 5 4 -6 2.

4. Sirin, A., Laine, J. 2008. Peatlands and Greenhouse Gases. In: F. Parish, A. Sirin, D. Charman, et al. (Eds) Assessm ent on Peatlands, Biodiversity and Clim ate Change. Main Report. Global Environm ent Centre, Kuala Lum pur and W etlands International W ageningen: 118-138. http://www.peat-portal.net/index.cfm ?&m enuid=123&parentid= Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

УДК 631. К МЕТОДИКЕ РАСЧЕТА ПОТОКОВ МЕТАНА ПО ПРОФИЛЬНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯМ В СНЕГОВОМ ПОКРОВЕ ТО CALCULATION OF METHANE FLUXES BY PROFILE DISTRIBUTION IN SNOW COVER H.A. Шнырев, A.B. Смагин* N.A. Shnyrev, A.V. Smagin* Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Россия *E-mail: smaain@list.ru Исследуется явление эмиссии метана с днев­ линейному уравнению Пенмена (Смагин, 2005):

ной поверхности болотных экосистем, экраниро­ D=0,66D0P где D0 - коэффициент диффузии в, ванной от атмосферы газопроницаемой толщей воздушной среде при заданной температуре и барометрическом давлении, 0, 6 6 - параметр, от­ снега. Полевые исследования проводились на стационаре Мухрино, Югорского государственного ветственный за извилистость порового простран­ ства. Учитывая известную зависимость диффу университета в окрестностях г. Ханты-Мансийска зивности газов от температуры и давления (Сма­ в период с 5 по 12 февраля 2011 г. Измерялись потоки метана с поверхности снега в атмосферу гин, 2005), получаем окончательную формулу для стандартным методом закрытых камер, мощность оценки эффективного коэффициента диффузии снеговой толщи и плотность ее сложения, а также метана в толще снега с активной пористостью Р:

вертикальное распределение концентраций ме­ V’7 Г1 0 1, тана в снежном покрове. С этой целью образцы (2) D = 0,66Р D St v ДJ газовой фазы метана аккуратно отбирались шпри­ цем с насадкой с заданной глубины в многократ­ ной повторности, транспортировались в лабора­ где Т - абсолютная температура (К), Д - баро­ метрическое давление (кПа), Ds - коэффициент t торию стационара и исследовались на хромато­ диффузии метена в стандартных условиях при графе «Кристалл» с пламенно-ионизационным 273 К температуры и 101,3 кПа барометрического детектором. Синхронно с измерениями потоков давления.

газа на метеостанции стационара измерялись Модель (1) снабжается следующими очевид­ температура окружающей среды и барометриче­ ными граничными условиями. На поверхности ское давление, а также температура снега и по­ почвы (z=0 ) граничным условием является эмис­ чвы на различных глубинах. Расчет концентрации сионный поток метана с интенсивностью Q (мг/м2 / метана в газовой фазе (С) по данным об измеряе­ час). С учетом диффузионного механизма транс­ мой величине его объемного содержания (Хррт), порта метана в снеговой толще условие форма­ абсолютной температуре (Т) и барометрическом лизуется как:

давлении (Д) осуществлялся по следующей фор­ муле (Смагин, 2005):

-D — =Q, (3) 0.012 ppm • Д dz С - RT На верхней границе, абсолютной отметкой ко­ торой является мощность снеговой толщи (Н), це­ где [С] =г/м3, [Хррт]=ppm, [Д]=кПа, [Т]=К, лесообразно выбрать условие постоянства кон­ R=8.31 Дж/кг (универсальная газовая постоян­ центрации метана в атмосферном воздухе:

ная).

(4) С z=H = С„ Динамика газообразного метана в толще снега на поверхности торфяно-болотной почвы может Решением стационарного варианта модели (1) быть описана следующей кинетической моделью, с граничными условиями (3) и (4) является зави­ предполагающей диффузионный механизм дви­ симость концентрации метана от высоты снего­ жения газа:

вой толщи:

дС _ D d 2C (5) cs = ? h + c „ - 2 z (1) D uD dt dz Функция (5) представляет собою уравнение где z - вертикальная координата (м), t - время прямой вида:

(час), С - концентрация метана в газовой фазе толщи снега (г/м3). С = — +b аz где а =: ^, Ь = ^ Н + С (6) Поскольку снег является макропористой сре­ (у D D дой, в первом приближении эффективный ко­ эффициент диффузии можно определить по 138 West Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present Рис. 1 Зависимость концентрации метана от мгед^/час Рис. 2 Фрагмент мониторинга эмиссии метана с Q, С,г/м3 глубины в снедоюм покрове ряма поверхности снегового покрова ряма 0, 0,0025 n Т 0,05 т ?

0, Т 0, ?

Т т Q 0,02 О ?

0, Q - 0, - 0, 0 5.0 2.il 06.02.11 07.02.11 08.02.11 09.02.11 10.02.11 11.02.11 12.02. 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0: Поэтому, аппроксимируя профиль концентра­ температуре воздуха -20 °С (253 К), барометриче­ ском давлении Д=101,3 кПа, мощности снегового ций метана в толще снега линейной зависимостью (6 ), легко рассчитать искомый эмиссионный поток покрова Н=0,7м и минимальной (лимитирующей) пористости снега Р=0,8, расчет по параметру (Q) по данным об угловом коэффициенте прямой (а), эффективном коэффициенте диффузии газа а=0,0015 г/м4 дал величину Q=0,050 мгС/м2/час, а по параметру Ь=0,0023 г/м3 при фоновой концен­ (D) и пористости (Р). Второй способ расчета - по трации метана в атмосфере С0=0,0012 г/м3 (2ррт) данным об остаточном члене (Ь), эффективном коэффициенте диффузии, пористости, параме­ -соответственно, Q=0,052 мгС/м2/час.

тре мощности снеговой толщи (Н) и концентрации Синхронно была проведена оценка эмис­ сии метана с поверхности снега общепринятым метана в атмосфере (С0 Соответствующие урав­ ).

нения расчета приведены ниже: методом закрытых камер (рис. 2). За период с 05.02.11 по 11.02.11 включительно они варьиро­ вали от -0,003 мгС/м2/час (поглощение снегом) до или Q = (Ь —С0) ——. (7) Q= аD — н +0,057 мгС/м2 /час (максимальная эмиссия). Как В макропористой среде эффективный коэффи­ видно оценка, полученная расчетным путем по циент диффузии линейно связан с пористостью профилю концентраций метана в снеговой тол­ (уравнение 2). При подстановке этого уравнения ще (0=0,050-0,052 мгС/м2/час) соответствовала в (1 1 ) получаем соответствующие формулы вы­ верхней границе этого интервала. В литературе числения Q: можно найти данные, согласно которым камер­ ный метод дает существенное (в два раза и бо­ f T'Г f 101,з'') J лее) занижение оценки газовых потоков метана с J 1273, l Д дневной поверхности в атмосферу (Norman et al., или 1997).

Поскольку при непосредственных измерениях f101,3^ 1, D камера устанавливалась на разные участки, воз­ 0,6 6 -P --^ U73J l Д J H можен определенный вклад пространственно­ го варьирования в столь сильную изменчивость На рисунке 1 приведены среднестатистиче­ потоков метана. В целом можно заключить, что ские данные профильного распределения метана причина сильного варьирования измеренных ка­ в толще снега рямовой парцеллы олиготрофно мерным методом величин потоков метана носит, го болота в окрестности Ханты-Мансийска. Как видно это распределение носит прямолинейный скорее всего, методический характер (нарушение характер, предсказываемый теоретически, при­ снегового покрова и темпов эмиссии при установ­ ке камеры, экранирующий эффект, проблема ло­ чем величина R2=0,99 указывает на высокую до­ стоверность линейной аппроксимации. Процеду­ кальных газовых потоков). На этом фоне осред ра аппроксимации данных уравнением прямой ненный по пространству метод газовых профилей позволила получить параметры (а) и (Ь) модели дает, по-видимому, более объективную оценку, (6 ) и по ним с помощью формул (8 ) рассчитать поскольку он не требует герметичного экраниро­ вания деятельной поверхности и фактически не потенциальные потоки (Q) метана с поверхно­ сти болота. При известной табличной величине изменяет естественное истечение газа из болота стандартного коэффициента диффузии мета­ в атмосферу.

на в атмосфере Dst=0,072 м2 /час (2-10_5 м2/с), Финансовая поддержка РФФИ (проект №09-04-00929-а) ЛИТЕРАТУРА 1. Смагин, А.В. 2005. Газовая фаза почв. М.: МГУ. 300с.

2. Norman, J.M., Kucharik, C.J., Gower, S.Т., Baldocchi, D.D., Crill, P.M., Rayment, М., Savage, K., Striegl, R.G. 1997. A comparison of six m ethods for m easuring soil-surface carbon dioxide fluxes. J. Geophys. Res. 102(D24): 28771-28777.

Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

УДК 631. К ВОПРОСУ О ПОТОКАХ МЕТАНА С ВЕРХОВЫХ БОЛОТ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД ON THE ISSUE OF METHANE FLUXES FROM THE RAISED BOGS IN THE WINTER PERIOD H.A. Шнырев N.A. Shnyrev МГУ им. М.В. Ломоносова, Югорский государственный университет, Россия E-mail: shnyrevn@list.ru Торфяные болота оказывают существенное, устанавливали без основания непосредственно но неоднозначное влияние на газовый состав в снег, уплотняли снег вокруг камеры и из вну­ атмосферы. Обладая уникальной способностью треннего объема с периодичностью 10-15 мин долговременного изъятия С 02 из атмосферы отбирали 4 пробы, по тренду изменения концен­ путем связывания углерода в торфе, они в то трации метана во времени оценивался поток. В же время являются одним из ключевых природ­ весенне-летне-осенний периоды для измерения ных источников метана. Величина прямого по­ потоков использовались стационарные светлые тенциала глобального потепления для СН4 в 39 статические камеры (100x100x40 см). Диффузи­ раз выше чем для С 02 при расчете на период в онный метод заключался в отборе проб газа с по­ 20 лет (Кароль, 1996). Таким образом, метан яв­ мощью стальной трубки с внутренним диаметром ляется важным парниковым газом и сильно влия­ 0.8 мм с разных глубин снежного покрова. Рас­ ет на фотохимию атмосферы (Cao et al., 1995) и чет потока, исходя из градиента концентрации климат. по глубине снежного покрова, а также некоторых Значительный вклад могут вносить болота За­ параметров залежи, проводился по методике, падной Сибири - крупнейшего болотного региона описанной в работе (Шнырев, Смагин, 2011) дан­ планеты. Большая часть натурных измерений по­ ного сборника. Отбор проб осуществлялся в пла­ токов метана на болотах, как Западной Сибири, стиковые трехкомпонентные шприцы, объемом так и России в целом была выполнена в летне­ 25 см3, анализ концентрации газа выполнялся на осенний период (Глаголев и др., 2007а, б;

Клепцо- газовом хроматографе «Кристалл 5000.1» («Хро ва и др., 2010 и др.). На территории зоны средней матэк», Россия) с пламенно-ионизационными де­ тайги в зимний период, за все время исследо­ текторами.

вания, измерения проводились лишь однажды РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ в 1995 году (Panikov, Dedysh, 2000). Признание На рис. 1 показаны примеры различного вида того, что процессы, происходящие в зимний пе­ распределения концентрации газа по снежно­ риод, могут внести существенный вклад в годо­ му профилю на основных элементах болотного вой поток, оспаривает традиционный взгляд на ландшафта. Используя данные о распределении зиму, как на сезон с подавленной активностью образования и эмиссии газов.

В период с 5 по 22 февраля года на обширном болотном верхо­ вом массиве комплексного строе­ ния в районе полевого стационара «Мухрино», расположенного на левобережной террасе р. Иртыш в 30 км к юго-востоку от г. Ханты Мансийска (60.891° с.ш., 68.683° в.д.) нами проводились исследова­ ния эмиссии метана на различных элементах ландшафта.

МЕТОДЫ Для определения потоков газа использовался как традиционный метод светлых статических камер, так и диффузионный метод. Для измерения потока методом руч­ Рисунок. Характерные профили распределения концентрации ных камер, камеры (40x40x40 см) метана по глубине.

140 l/Vesf Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present Усредненные величины потоков метана, В мочажинах УБВ осенью варьирует в преде­ лах 5-20 см, соответственно толщина льда со­ февраль 2011/октябрь ставляет 20-30 см, при этом поток метана суще­ Элемент Камерный метод, мгС/м2 /сут ственно выше, нежели обеспечиваемый только F* STD ландшафта диффузией, что обусловлено в значительной Топь 0.081 (12)/3.547 (12) 0.014/0. степени транспортом через растения. Такой 0.171 (30)/4.382 (18) Мочажина 0.019/0. эффект отмечался ранее и другими авторами -0.295 (15)/1.192 (8) 0.018/0. Гряда (Laanbroek, 2010).

Рям 0.373 (15)/0.148 (12) 0.012/0. Наибольший интерес представляют результа­ Примечание: * В скобках указано кол-во измерений;

в ты измерения потоков метана в рямах-сосново числителе - данные за февраль 2011, в знаменателе кустарничково-сфагновых типах микроланд­ - октябрь 2010;

шафтов с хорошо выраженным микрорельефом метана по профилю и некоторые параметры, ха­ поверхности. Относительный перепад высот рактеризующие снежную залежь, выполнялся элементов микрорельефа в рямах составляет расчет потока газа с поверхности снега. Следует обычно 30-40 см. Известно, что в безморозные отметить, что, как по данным измерений камер­ весенне-летне-осенние сезоны года эмиссия ме­ ным методом (табл.), так и по результатам диф­ тана с поверхности рямов минимальна либо во­ фузионного метода изменения элементы ланд­ все отсутствует (Глаголев и др.. 2007а, б;

Казан­ шафта можно расположить в следующий ряд по цев, Глаголев, 2008;

Клепцова и др. 2010 и др.).

увеличению величины потока: топь мочажина В зимний период в рямах отмечаются наиболее гряда рям. На рисунке приведены два типа высокие значения эмиссии среди всех других ти­ графиков распределения концентрации метана пов микроландшафтов. Максимальные потоки для рямового микроландшафта в связи с тем, что зафиксированы с микроповышений, где УБВ осе­ измеренные потоки имели большие различия. нью залегает на глубине 50-60 см. В таких усло­ Одно из возможных объяснений такого рас­ виях сколько-нибудь мощный ледяной слой не пределения потоков метана может заключаться образуется и промерзающая моховая дернина в различии уровня болотных вод (УБВ) на раз­ сохраняет высокую пористость. В микропониже­ ных элементах болотного ландшафта в осенний ниях ряма УБВ осенью стоит значительно выше сезон года, и соответственно толщины ледяного на глубине 1 0 - 2 0 см и формирующийся ледяной «щита», блокирующего потоки газа из глубины в слой препятствует эмиссии газа.

зимний период. Мощность ледяной толщи макси­ В заключении необходимо отметить, что по мальна в топи, где она достигает 30-60 см, тем нашим данным, как и по результатам других ав­ самым полностью блокируя выделение метана. торов (Mast et al., 1998;

Norman et al., 1997), ка­ Величина потока становится пропорциональ­ мерный метод в зимний период дает заниженный ной коэффициенту диффузии метана через лед результат примерно в 3 раза, по сравнению с по­ - 1.7*10' 13 м2 сек-1 (Komai et al., 2004), толщине токами, измеренными диффузионным методом.

льда и концентрации газа в воде подо льдом.

ЛИТЕРАТУРА 1. Глаголев, М.В., Головацкая, Е.А., Шнырев, Н.А. 2007 (а). Эмиссия парниковых газов на территории Западной Сибири.

Сибирский экологический журнал 14, № 2: 197-210.

2. Глаголев, М.В., Лапшина, Е.Д., Плюснин, И.И. 2007 (б). К вопросу об эмиссии метана болотными почвами Ханты М ансийского автономного округа. Биологические ресурсы и природопользование. В ы п.10. Сургут: 5-36.

3. Казанцев, B.C., Глаголев, М.В. 2008. Эмиссия СН4 в подзоне северной тайги: «стандартная модель» АаЗ. Д инамика окружающ ий среды и глобальные изменения климата: Сб. науч. трудов кафедры Ю НЕСКО ЮГУ. В ы п.1: 200-207.

4. Кароль, И.Л. 1996. Оценки характеристик относительного вклада парниковых газов в глобальное потепление климата.

М ет еорология и гидрология 11: 5-12.

5. Клепцова, И.Е., Глаголев, М.В., Филиппов, И.В., Максютов, Ш.Ш. 2010. Эмиссия метана из рямов и гряд средней тайги Западной Сибири. Динамика окружающ ей среды и глобальные изменения климата: Сб. науч. трудов кафедры Ю НЕ­ СКО ЮГУ. В ы п.1: 56-64.

6. Сао, М., Dent, J.B., Heal, O.W. 1995. Modeling methane emissions from rice paddies. Global Biogeochem. Cycles 9: 183-195.

7. Komai, Т., Kang, S.P., Yoon, J.H., Yamamoto, Y., Kawamura, Т., Ohtake, M. 2004. In situ Raman spectroscopy investigation of the dissociation of methane hydrate at tem peratures just below the ice point. Journal o f Physical Chemistry, B108: 8062-8068.

8. Laanbroek, H.J. 2010. Methane emission from natural wetlands: interplay between em ergent m acrophytes and soil microbial processes. A mini-review. Annals o f Botany 105: 141-153.

9. Mast, M.A., Wickland, K P, Striegl, R.T., Clow, D.W. 1998. W inter fluxes of C 0 2 and CH4 from subalpine soils in Rocky M ountain National Park, Colorado. G lobal Biogeochem. Cycles 12(4): 607-620.

10. Norman, J.M., Kucharik, C.J., Gower, S.T., Baldocchi, D.D., Crill, P.M., Rayment, М., Savage, K, Striegl, R.G. 1997. A comparison of six m ethods for m easuring soil-surface carbon dioxide fluxes. J. Geophys. Res. 102(D24): 28771-28777.

11. Panikov, N.S., Dedysh, S.N. 2000. Cold season C 0 2 and CH4 emission from boreal peat bogs (W est Siberia): W inter fluxes and thaw activation dynamics. G lobal Biogeochem. Cycles 14(4): 1071-1080.

Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

УДК 547. CARBON, CLIMATE AND ENVIRONMENTAL CHANGE RESEARCH AND MONITORING AT A COASTAL RAISED MIRE IN WALES, UK Mike Bailey Countryside Council for Wales E-mail: M.Bailey@ccw.aov.uk In the UK very few lowland peatlands retain much, on year-round methane emissions across a range of if any, intact raised mire surface. Cors Fochno, an central bog microtopes and examination of dissolved estuarine raised mire on the west coast in mid- organic carbon (DOC) outputs. In an attempt to gain Wales, has the largest remaining primary dome (ca. a better understanding of the 3D character of the 200 ha and 7m peat depth), surrounded by a further peat and how this influences biogenic gas dynamics 450 ha of shallow peat-cuttings and modified mire geophysical investigations using for example, habitat. The site, which is a National Nature Reserve ground-penetrating radar (GPR) and CT scanners and core area of the Dyfi Biosphere Reserve is a key have also been employed. The bog is an important site in the UK for peatland research. study site for an EU PEATBOG project which aims Although the former extent of the mire has been to understand how nitrogen pollution and changing reduced by post-glacial transgression of the Irish climate, individually and combined, will affect the Sea and more recent land drainage, the maritime biodiversity and ecosystem properties of peatlands.

margins of the bog with intercalated marine Another large UK project is also planning to use the sediments and peats offer unusual lines of research. site as part of an attempt to quantify the С and GHG One of these is investigating periods of storminess fluxes to and from the range of major UK peatland in the Holocene using aeolian deposits in the peat, types, and to determine the extent to which these whilst another is looking at past sea-level fluctuations are influenced by management. Other current and based on salinity-sensitive microfossils preserved in recent studies include modelling the likely impact of the bog-estuary transition zone. Mire carbon and sea level rise on the estuarine mire complex, and greenhouse gas flux studies are, not surprisingly the use of remote sensing imagery in monitoring high on the agenda. This includes doctorate studies vegetation dynamics.

142 l/Vesf Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present УДК 574.4 : 550. MAPPING PEAT-FORMING HABITATS AND LANDSCAPE-SCALE PATTERNS OF CARBON SEQUESTRATION IN WALES, UK, USING MULTI-TEMPORAL SATELLITE IMAGERY Alan Brown* Johanna Breyer and Katie Medcalf Countryside Council for Wales *E-mail: : a.brown@ccw.aov.uk Wales is a small country of 20,000 square software package eCognition) to match reflectance kilometers which has large areas of upland blanket with characteristic seasonal phenological changes bog and important lowland raised mires. A critical and other biophysical properties. This gives not problem is how to map these to evaluate the extent only a more spatially accurate map but is capable of the total resource for carbon sequestration. A of showing the subtle mixtures of upland bogs and heaths using ‘fuzzy’ membership in suitably small complete habitat map of Wales was drawn in the 1980s and 1990s using field observations. Though scale objects, rather than the large polygons with exceptional for its time, this map was compromised sharp boundaries found on field-based maps. The by being able to map only stands of mire high spatial detail in turn allows us to use other types vegetation larger than a minimum mappable unit of remote sensing data such as radar and LiDAR to of 0.25 hectares, missing many of the small areas lookatthe biophysical properties of the lowland raised which are an important part of a topoclimatically- mires and blanket bogs of Wales. Given the future controlled mosaic and giving no sense of the varying availability of 1 0 -metre satellite data, for example density and dominance of peat. We are now in from the European Space Agency ‘Sentinel’ series the process of updating this map, deriving the bog of satellites, this type of mapping could be carried distribution from a time-series of mainly 1 0 m and out anywhere in the world, and is especially suitable 23 m resolution optical satellite imagery. Habitat is for mapping large areas of inaccessible habitat.

identified using an expert system (running in the Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

УДК 631.4 : 550. CHANGES IN C02AND CH4 EMISSIONS IN PEAT SOILS FOLLOWING LONG TERM TEMPERATURE AND GROUND WATER LEVEL MODIFICATIONS Manu Buscher*, Sara Vicca and Ivan A. Janssens Research Group of Plant and Vegetation Ecology, Department of Biology, University of Antwerp (Campus Drie Eiken), Universiteitsplein 1, b-2610 Wilrijk, Belgium *E-mail: manu.buscher@ua.ac.be Depletion of labile substrates very likely plays In August 2006, an experimental platform was a key role in thermal acclimation of soil respiration established at the University of Antwerp (Vicca (Rsoil) 'n mineral soils, as was demonstrated in et al., 2009). Four mesocosms in each of nine modeling studies by Kirschbaum (2004) and Eliasson greenhouses contained homogenized bare fen peat.

et al. (2005). Covering only about 3% of Earth’s land For 20 months the mesocosms were equilibrated at area, peatlands hold the equivalent of half of the ambient temperatures and a water level of 1 0 cm carbon that is in the atmosphere as carbon dioxide below the surface. From April 2008 on, WLs were set at 5, 10, 17 and 24 cm below the surface, with the (C02) (Limpens et al., 2008;

Solomon et al., 2007).

A large fraction of this carbon is relatively labile and four WLs randomly positioned in each greenhouse.


a sustained positive warming effect on Rsoil could Air temperatures in the greenhouses were unaltered thus have important implications on climate change (ambient), or increased by 3°C or 6 °C relative to feedbacks (Vicca et al., 2009). However, thermal the ambient treatment (three greenhouses per acclimation of R SOj| in peat soils is poorly studied. treatment). In May 2010, ten Mentha aquatica (L.) Hartley et al. (2008) and Vicca et al. (2009) found no seedlings per mesocosm were planted on the peat.

Between 6 September and 8 October 2010, we signs of thermal acclimation of microbial respiration in organic soils. measured soil C 02 and CH4 emissions 10 times in each mesocosm.

The anaerobic conditions that allow carbon to accumulate in peatlands are also responsible We calculated the basal rate (BR) of the soil for production of the strong greenhouse gas respiration (C02) at 18 °C for each mesocosm. Water methane (CH4) (Dise, 2009). How CH4 emissions level had no effect on the BR, while BR significantly are affected by climate change remains uncertain, (p = 0.0 0 2 ) decreased with increasing temperature, indicating thermal acclimation of soil respiration.

and to our knowledge, thermal acclimation of CH emissions from peat soils has not been assessed In a consecutive experiment, we incubated one in any study. bare soil sample of every mesocosm for one week In a greenhouse experiment, we tested whether at 22°C and measured the Rsoil. The C 02 flux R soN and CH4 emissions from peat soils planted measurements on these incubated samples showed with Mentha aquatica (L.) acclimated to elevated no indications for thermal acclimation of heterotrophic temperatures. Because hydrology is known to play a respiration. Hence, the observed thermal acclimation key role in determining C 02 and CH4emissions from in the planted mesocosms were most likely related hydromorphic soils (e.g. Jungkunst et al., 2008), we to plant roots.

also examined whether water level (WL) influenced Further data are currently analyzed and will be thermal acclimation of R SOj| and CH4 emissions. presented at the WSPCC 2011.

REFERENCES 1. Dise, N.B. 2009. Peatland response to global change. Science 326: 810-811.

2. Eliasson, P.E., McMurtrie, R.E., Pepper, D.A., Stromgren, М., Linder, S., Agren, G.l. 2005. The response of heterotrophic C flux to soil warming. G lobal Change Biology 11: 167-181.

3. Hartley, I.P., Hopkins, D.W., Garnett, M.H., Sommerkorn, М., Wookey, PA. 2008. Soil microbial respiration in arctic soil does not acclim ate to temperature. E cology Letters 11:1092-1100.

4. Jungkunst, H.F., Flessa, H., Scherber, C., Fiedler, S. 2008. G roundwater level controls C 0 2, N20 and CH4 fluxes of three different hydrom orphic soil types of a tem perate forest ecosystem. Soil Biology and B iochem istry A0: 2047-2054.

5. Kirschbaum, M.U.F. 2004. Soil respiration under prolonged soil warm ing: are rate reductions caused by acclim ation or substrate loss? G lobal Change Biology 10: 1870-1877.

144 l/Vesf Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present УДК 631.4 : 550. EXCEPTIONAL PLANTS CREATE ZERO METHANE EMISSION BOGS: EXTREME RHIZOSPHERE OXYGENATION BY CUSHION PLANTS IN PATAGONIA Christian Fritz15*, Veronica A. Pancotto2 Josephus T.M. Eizenga,, Eric J.W. Visser4 Ab P. Grootjans15 andAlfons J.P. Smolders, 1 Department Environmental Biology, Institute for Water and Wetland Research, Radboud University Nijmegen, Heyendaalseweg 135, 6525 AJ Nijmegen, the Netherlands 2 Ecology group, CADIC-CONICET. B. Housay 200 (9410) Ushuaia, Tierra del Fuego, Argentina 3 Laboratory of Plant Physiology, University of Groningen, 9750 AA, Haren, The Netherlands 4 Department of Experimental Plant Ecology, Institute for Water and Wetland Research, Radboud University Nijmegen, Heyendaalseweg 135, 6525 AJ Nijmegen, the Netherlands 5 Centre for Energy and Environmental Studies, University of Groningen, Nijenborgh 4, 9747 AG, Groningen, the Netherlands *E-mail: c.fritz@science.ru.nl INTRODUCTION using ceramic cups at various depths ranging from Methane is a potent greenhouse gas that 7.5 to 600 cm. Accumulation of free oxygen was accumulates in the atmosphere since industrial times. inferred from redox potentials (platinum electrodes) Vascular wetland plants may substantially increase and confirmed with oxygen mini-electrodes that methane emissions by producing root exudates measure oxygen polarographically. We used piston and easily degradable litter, and by providing a low- corer sample to estimate extent and density of resistance diffusion pathway via their aerenchyma. roots of cushion plants. The potential to produce The large majority of studies have indicated that and oxidise methane was measured in small bottle vascular plants increase methane release from incubations.

wetlands. Estimations reveal that approximately RESULTS one third of global methane emission derives from Cushion plants, vascular plants like Astelia pumila wetlands, where minerotrophic wet peatlands and (G. Forster) R. Br. and Donatia fasciculares R.R. et marshes dominated by vascular plant vegetation are G. Forster, covered more than 70% in cushion bogs.

the most important sources (Saarnio et al., 2009). Therein spread were small patches (few square Bypassing the aerobic soil-atmosphere interface will meters) of dominating Sphagnum magellanicum be the main cause for high, vascular plant-mediated (Bridel) and scarcely vegetated pools. The cold soil emission rates. Via their aerenchyma, higher plants (10°C) and highly decomposed (H8-H10 on the can conduct 50-95% of the total methane emission Von-Post scale) peat resulted in low microbial activity (Whalen, 2005). and oxygen consumption. In cushion plant lawns, Model studies have, however, indicated that high soil oxygen coincided with high root densities, vascular plants can reduce methane emission when while methane emissions were absent. In Sphagnum soil oxygen demand is exceeded by oxygen released lawns methane emissions were substantial (Fig. 1).

from roots. We tested whether these conditions High methane concentrations were only found occur in bogs dominated by cushion plants (Fritz et in soils without cushion plant roots. Importantly, no al., 2 0 1 1 ). methane ( 1 |jmol Iй) was found in the rooting zone METHODS of cushion plants while Sphagnum lawns stocked less Root-methane interactions were studied by methane in the cushion bog compared to the control comparing methane dynamics with depth profiles bog. The linear increase in methane concentration of root density, oxygen availability and methane with depth was similar between the cushion bog and production/oxidation. In Patagonian bogs we control bog, however, there was a 170 cm offset compared methane dynamics at lawns (n=3) of between the two bog types, which coincided with the either cushion plants rooting 150 cm deep with maximum depth of the rooting zone in the cushion vegetation dominated by Sphagnum mosses bog (Fig. 2). Unexpectedly, offset in methane stock spacing only 3 meters from cushion plant lawns. at this depth was also found in Sphagnum lawns less Root-methane interactions were also investigated than 3 m adjacent to cushion plants. In the upper in a pure Sphagnum bog with a sparse cover of 170 cm mean methane pore water concentration vascular plants (2 %), which provided a reference of 166 |jmol M (S.D. 46, n=45) remained stable without roots. Methane emissions were measured in depth. This plateau of intermediated methane in dark chambers. Methane stock in the soil was concentrations differed from generally increasing estimated by sampling anaerobic ally soil moisture methane concentrations with depth (Fig. 2). It needs Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

Уh-1) I density was 2.15 g DW M (S.D. 0.33, n=3) in the m ethane em ission (ц т о ! CH 4 m upper 170 cm. Integrating root density along the rooting zone reveals that cushion plants maintained a total root biomass of 3590 g DW m- 2 (S.D. 550, n=3). Porosity of roots of the dominating cushion plant Astelia pumila was 60-70% providing sufficient aerenchyma for rapid diffusion of oxygen. Redox measurements suggested that roots released oxygen in excess leading to an accumulation of oxygen. Methane production was highly suppressed under these aerobic conditions well below the water level. The oxygen loss from roots also stimulated methane oxidation at a depth of 140 cm. This thorough oxygenation of the upper m ethane em ission (mg CH4 m"^ d"*) 100-150 cm of soil oxidised all methane before it Figure 1. Dependency of methane (CH4) emission from could be transported by plants. As a result cushion various Patagonian bog vegetation types on water level plants reduced methane emissions to virtually zero in the soil. Emissions were not related to the water level, (Fig. 1). In contrast, clipping cushion plant resulted in but varied with vegetation type and clipping of cushion anaerobic conditions, increased methane production plants after 26 months (error bars indicate S.D., n=6-16).

and substantial methane emissions (Fig. 1).

Cushion plant vegetation (filled circle) revealed zero CONCLUSION emission when intact (dashed line), but highest emissions This first methane study in Patagonian bog when clipped (open circle) ceasing oxygen transfer to the vegetation reveals lower emissions than expected.

soil. Sphagnum lawns (filled square) had sim ilar emission We conclude that cushion plants are capable of rates in the cushion bog as the control Sphagnum bog (open square) and pools (filled diamond). reducing methane emission on an ecosystem scale by thorough soil and methane oxidation.

to be stressed that Sphagnum patches formed small We will discuss the importance of roots for the islands closely surrounded (3 m) by cushion plants methane cycle taking into account also nutrients, and their rooting zone.


decomposition processes and climatic conditions All three cushion plant sites were characterized including permafrost.

by a dense root biomass. The average root biomass pore water methane concentration [ц т о ! H ] Figure 2. Depth profile of methane (CH4) stock concentrations in various Patagonian bog vegetation types. Rooting depth of cushion plants in the cushion bog is indicated by the dashed line. Methane was thoroughly depleted in the rooting zone below cushion plants (filled circles, left) and significantly lower in Sphagnum lawns in the cushion bog (filled squares) compared to the control Sphagnum bog (open squares). Error bars indicate S.D., n=9.

REFERENCES 1. Fritz, C., Pancotto, V. A., Elzertga, J. Т. М., Visser, E. J. 1/1/. Grootjans, A. P., Pol, A., Iturraspe, R., Roelofs, J. G. М., Smolders, A. J. P. 2011. Zero methane emission bogs: extrem e rhizosphere oxygenation by cushion plants in Patagonia. N ew Phytologist 190: 398-408.

2. Saarnio, S., Winiwarter, W., Leitao, J. 2009. Methane release from wetlands and watercourses in Europe. Atm os Environ 43:

1421-1429.

3. Whalen, S. C. 2005. Biogeochem istry of methane exchange between natural w etlands and the atmosphere. Environ Eng Sci 22: 73-94.

146 l/Vesf Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present УДК 631. CRITICAL REVIEW OF THE DIFFERENT METHANE EMISSION ESTIMATIONS FOR WEST SIBERIAN WETLANDS M.V. Glagolev12*, I.E. Kleptsova2** 1 Moscow State University;

Tomsk State Pedagogical University, Russia 2Yugra State University, Khanty-Mansiysk, Russia *E-mail: m alaaolev@mail.ru **E-mail: kleptsova@amail.com Wetlands are the largest natural source of such assumptions as “West Siberia wetland area is methane. According to the present-day estimations 70-10s km2...” (that is 1.3 times bigger than the area (by IPCC), wetlands yearly emit 115 MtCH4 *yr1 of whole Eurasia) and “...the first and the second accounting for about 2 2 % of the total methane halves of this area emit methane with the intensity emission or 70% of total emission from natural of Vasyugan mires and mires of Tomsk field station, sources. West Siberia gains the especial importance respectively”. So, it is unlikely that all mires from in this regard as one of the most paludified region tundra to forest-steppe zone emit methane with the in the world with the mire area of 68.5 Mha or 27% similar intensity as four individual wetlands in south of the territory. Not surprisingly that the maximal taiga and subtaiga zones. The same mistake was number of methane emission estimations obtained made in [Bazhin, 2000], who suggests that “the in Russia was suggested exactly for West Siberia methane emission from West Siberia wetlands region. Nevertheless accuracy of these estimations is about... 9 mg*nr2*h'1 although this result was ” is rather different (but usually not high). The main obtained from the investigation of only one south taiga goal of the present research is the critical reviewing poor fen. The estimations in [Jagovkina et al., 2001;

of the published estimations and the definition of the Krylova and Krupchatnikov, 2002] were obtained by most probable one. only a mathematical modeling (inverse and direct Several regional estimations are presented in modeling, respectively). However the experimental the table. The global CH4 emissions dataset of the data obtained in West Siberian wetlands were not NASA Goddard Institute for Space Studies [Fung et used for the validation of Krylova and Krupchatnikov al., 1991], called the GISS inventory, is still widely [2002] model at all, while the Jagovkina et al. [2001] used. However the GISS inventory was developed model contained very limited dataset obtained mainly when the experimental data about methane fluxes in the middle taiga zone. Examination of Naumov’s for West Siberia wetlands did not exist. Therefore [2003] estimation shows that it was provided only they were extrapolated by fluxes measured in North for West Siberia taiga zone annual emission (it is America wetlands. Estimations in [Andronova and possible that the author includes subtaiga zone in Karol, 1993;

Panikov et al., 1993] were obtained the south taiga zone). However the author tries to from fluxes measuring at a few sites in south taiga compare his results with total estimation for West zone located at a short distance about 1 0 0 km from Siberia wetlands given in [Andronova and Karol, each other. Estimation of Zavarzin [1995] also was 1993]. Bleuten’s [2007] estimation is more accurate based only on the previously obtained experimental because it includes the forest-tundra zone but data of Panikov’s team. Panikov [1995] wrote by tundra, forest-steppe and steppe zones are still not himself that his estimation is “...probably...quite taking into account. Glagolev [2007] uses rough inaccurate, so we shouldn’t consider it as a reliable wetland map which causes a certain inaccuracy.

estimation”. Actually, it’s hard to believe that the As a result that fluxes from north and south West estimation will be reliable when it was obtained from Siberia wetlands were not studied in details some Methane emission estimations (Tg-yr1 from West Siberia mires published in 1993- ) Estimation Authors Estimation Authors 7.27 Krylova and Krupchatnikov, 6.3 Fung et al., 1991*) 2.7 Kuzin, Andronova and Karol, 1993 1.7 Panikov et al., 1993 1.6 Naumov, 1.7 Zavarzin, 1995 Bleuten, 2. 22.2 Panikov, 1995 3.2 Borren & Bleuten**} Bazhin, 2000 8.5 Glagolev, 10 Jagovkina et al., 2001 1.31 Zakharov, 2007**) * Cited from [Kim et al., 2011];

** Cited from [Bleuten, 2007].

Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

unjustified extrapolations from nearby zones were 2009;

Glagolev et al., 2009;

2010;

2010a]). About made. Zakharov’s [2007] estimation was obtained 2 0 0 0 measurements of typical wetland landscapes from inaccurate remote sensing measurements of the were provided at 36 key sites distributed in the atmospheric CH4 concentrations by satellite AIRS/ 7 zones of West Siberia during the 2007- AQUA sensor. It is impossible to take the estimation summer-autumn periods. Our inventories including of Kuzin [2002] seriously;

author specifies neither measurements up to years 2009 and 2010 («Вс7»

the method nor the number of the measurements. and «Вс8 » respectively) estimate the regional flux He notices only that “there were several of them”. at 3.2-3.9 MtCH4 *yr1 Finally, estimation of Kim et.

Author also commits errors in multiplying specific al. [2011] obtained by time-dependent Bayesian fluxes by the emission period and the wetland area. inversion based on towers’ measurements of Considering the importance of West Siberia as a atmospheric methane concentration dynamics methane source and the great dispersion of existed provides 3.0±1.8 MtCH4 *yr1. Thereby the most estimations, methane emission study of many years probable estimation of the total West Siberia wetland were organized (see [Glagolev and Kleptsova, flux is suggested to be 3-4 MtCH4 *yr1.

REFERENCES Andronova, N.G., Karol, I.L. 1993. The contribution of USSR sources to global methane emission. Chemosphere 26: 111-126.

1.

Bazhin, N.M. 2000. M ethane in atmosphere. Soros educational jo u rn a l 6, № 3: 52-57. (In Russian) 2.

3. Bleuten, W. 2007. Do western Siberian mires sequestrate atm ospheric carbon and feed back climate warm ing? In: Proceedings of the 2nd International Field Sym posium “W est Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present” (Khanty-M ansiysk, 24.08-2.09, 2007). Tomsk: NTL: 8-9.

4. Fung, I., John, J., Lerner, J., Matthews, E., Prather, М., Steele, L.P, Fraser, PJ. 1991. Three-Dim ensional M odel Synthesis of the Global M ethane Cycle. Journal o f G eophysical Research 96. № D7: 13033-13065.

5. Glagolev, М. V. 2008. The emission of methane: ideology and m ethodology of «standard m odel» for W estern Siberia. In:

Transactions of UNESCO departm ent of Yugorsky State University “Dynamics of environm ent and global climate change” / Glagolev M.V., Lapshina E.D. (eds.). Novosibirsk: NSU. p. 176-190. (In Russian with English Abstract). Also available at http:// ww w.ugrasu.ru/international/unesco/publications/journal/docum ents/Sbornic.pdf 6. Glagolev, M.V. 2007. The estimation of methane emission from w est Siberian wetlands In: Mires and the Biosphere: Proc. 6th School Session, (10-14 Septem ber 2007). Tomsk: «Tomskij CNTI» Pub. P. 33-41. (In Russian with English Abstract).

7. Glagolev, M.V., Kleptsova, I.E. 2009. Methane emission in the forest-tundra: towards the “standard m odel” (Aa2) for W est Siberia. Tomsk State Pedagogical University Bulletin 3(81): 77-81. (In Russian with English Abstract). Also available at http:// vestnik.tspu.ru/files/PDF/articles/G lagolev_M._V., _K leptco va _l._E._7 7 _8 1 _3_8 1 _2 0 0 9.p d f 8. Glagolev, M.V., Kleptsova, I.E., Kazantsev, V.S., Filippov, I.V., Maksyutov, S.S. 2010 (a). Methane emission from W est Siberian tundra mires. Tomsk State Pedagogical University Bulletin 3(93): 78-86. (In Russian with English Abstract). Also available at http://vestnik.tspu.ru/files/PD F/articles/batuev_v._i._78_86_3_93_2010.pdf 9. Glagolev, M.V., Kleptsova, I.E., Kazantsev, V.S., Filippov, I.V., Machida, Т., Maksyutov, Sh.Sh. 2009. M ethane emission from typical peatland landscapes of W estern Siberia forest-steppe: for «Standard Model» Bc5. Tomsk State Pedagogical U niversity Bulletin 11(89): 198-206. (In Russian with English Abstract). Also available at http://vestnik.tspu.ru/files/PDF/articles/glagolev_m _v._19 8_206_11_89_2009.pdf 10. Glagolev, M.V., Kleptsova, I.E., Filippov, I.V., Kazantsev, V.S., Machida, Т., Maksyutov, Sh.Sh. 2010. M ethane Emissions from Subtaiga Mires of W estern Siberia: The “Standard M odel” Bc5. M oscow University Soil Science Bulletin 65, № 2: 86-93.

11. Jagovkina, S.V., Karol, l.L, Zubov, V.A., Lagun, V.E., Reshetnikov, A.I., Rozanov, E.V. 2001. Methane fluxes in W est Siberia:

3-D regional model simulation. Water, A ir & Soil Pollution: Focus 1, № 5-6: 429-436.

12. Kim, H.-S., Maksyutov, S., Glagolev, M.V., Machida, Т., Patra, P.K, Sudo, K, Inoue, G. 2011. Evaluation of methane emissions over W est Siberian wetlands based on inverse m odeling. Environm ental Research Letters. Spec. Issue. (In press).

13. Krylova, A.I., Krupchatnikov, V.N. 2002. Global modeling of m ethane fluxes from wetland ecosystem s In: G reat Vasyugan mire.

Modern state and processes of developm ent / M.V. Kabanov (ed.). Tomsk: Pub. IO A S O RAN: 98-103. (In Russian).

14. Kuzin, l.L. 2002. The newest tectonics of Khanty-M ansi Autonom ous Okrug. Saint Petersburg: Pub. Saint Petersburg kartfabrika VSEGEI. p. 86. (In Russian).

15. Naumov, A. V. 2003. Peatlands as a source of greenhouse gases at West Siberian territory In: Second International Conference “Emission and sink of greenhouse gases on the Northern Eurasia territory” (June 16-20, 2003): Abstracts. Pushchino: 87-88.

16. Panikov, N.S. 1995. If taiga wetlands are the global source of atm ospheric m ethane? Nature (Rus.). № 6: 14-25. (In Russian).

17. Panikov, N.S., Titlyanova, A.A., Paleeva, M.V., Semenov, A.M., Mironycheva-Tokareva, N.P, Makarov, V.I., Dubinin, E.V., Efremov, S. P. 1993. Methane emission from south wetlands of W est Siberia. Proceedings o f the A cadem y o f Sciences 330, № 3: 388-390. (In Russian).

18. Zavarzin, G.A. 1995. Microbial methane cycle under the cold conditions. Nature (Rus.). № 6: 3-14. (In Russian).

148 l/Vesf Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present УДК 631. PEAT MASS LOSS IN A POOR FEN AND A RAISED BOG IN THE SOUTHERN TAIGA OF WESTERN SIBERIA Natalia G. Koronatova Institute of Soil Science and Agrochemistry, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia E-mail: koronatova@issa.nsc.ru Mires play an important role in biosphere of Bakchar peatland: in a raised bog and in the fringe functioning as they are the global deposit of peat. of an open treeless poor fen near to the raised bog.

Western Siberia is the largest mire region in the world. Elements of microrelief of the poor fen were large In the southern taiga subzone of Western Siberia, waterlogged hollows and hummocks. Dominant mires occupy about 50% of the territory (Western species in hollows were Carex limosa and Sphagnum Siberian peatlands, 1976) storing 24.2 Gt of organic fallax and in hummocks were Chamaedaphne carbon in peat (Yefremov, Yefremova, 2001). Thus, calyculata and Sphagnum angustifolium. Microrelief Western Siberian peatlands play an important role of the raised bog included hummocks of 30-50 cm in the global carbon cycle. Peat decomposition is a height and interhummocks. Dominant species in hardly investigated part of the carbon cycle in mires. the bog were Pinus sylvestris, Chamaedaphne calyculata and Sphagnum fuscum.

The aim of this study was to quantify and compare peat mass losses data and decomposition rates Two types of peat were used for the experiment, under different environmental conditions in field their characteristics are given in Table 1. Peat of experiment in two peatlands: a raised bog and a different types consisted of Sphagnum residues, poor fen. living roots, sometimes living rhizomes and negligible Field experiment was carried out at Bakcharskoe number of residues of vascular plants. Dead and Bog (56°51' N, 82°51' E), that is situated in the living fractions of vascular plants in the peat were southern taiga of Western Siberia and includes distinguished according to the method of estimating ombrotrophic and mesotrophic mires. Bakcharskoe below-ground production in mires (Kosykh et al.

2007).

Bog belongs to Bolshoje Vasyuganskoe mireland (Hramov, Valutsky, 1977). The latter is a complex mire In 2006 the following field work was done. In the system that includes various mire types and covers raised bog site the peat was derived from 60 cm 5-104 km2 (Western Siberian peatlands 1976). depth;

in the poor fen the peat was extracted from The mean annual temperature of the region is 40 cm depth in a hollow. Afterwards samples of -0.6...-1.6 °C, with extremes from -18°C to +20.5 °C each peat type were reburied in the same mire in January (the coldest month) and July (the warmest ecosystem where peat was taken away. Both month), respectively. The mean annual precipitation peat types were dried to constant weight at 80 °C, is 400-500 mm. The frost-free period is usually 90- samples of 2 g of peat were enclosed in nylon litter 105 days, and snow cover stays for about 170 days. bags of approximately 1 0 x 1 0 cm with a mesh-size The altitude varys from 140 to 170 m above sea level of 0.3 mm. The bags were placed in fen’s hollows (Western Siberia, 1963;

Agroclimate resources..., at 10 and 30 cm depth. In hummocks of the raised 1975). During the experimental period from June to bog litter bags were placed at 1 0 cm depth, and in September, the mean air temperature was 15.2 °C in interhummocks of this ecosystem - at 30 cm depth.

2006 and 14.6 °C in 2007. The warmest months were Thus, samples of peat were placed above and below June in 2006 (19.3°C) and July in 2007 (19.7 °C) the water table in both ecosystems. The experiment (Institute of space researches RAS). was started in the middle June 2006. Litter bags In the experiment, samples of peat were placed were collected several times a summer, in the end of September and in a year, with 5-8 replicates per in two typical mire ecosystems located within 500 m Table 1. Botanical composition of peat types Place of origin Extent of peat Botanical composition, % of original dry mass decomposition, % Poor fen 10-15 Sphagnum fallax residues, 95.2±0. Living roots and rhizomes of Carex limosa, 4.8±0. Raised bog 5-10 Sphagnum fuscum residues, 98.9±0. Living fine roots of dwarf shrubs, 1.1 ±0. Section 2. Carbon Sequestration and Gas Emission. Carbon balance.

Table 3. Peat mass losses (% of initial dry peat ± SE) Table 2. The mean temperature over 3 month over 3.5 months (July - September) at two depths (the middle June - the end of September) in the poor fen and the raised bog Ecosystem Depth Ecosystem 10 cm 30 cm 10 cm 10 cm 30 cm 30 cm Poor fen 13.1 ±1.5 9.3 ±0. Poor fen 11. 13.1 15.3 14. 33.8 ±4.1 4.9 ± 1. Raised bog 12.7 8.4 13.2 11. Raised bog site per depth on each sampling date. Living roots mass losses were the minimal at the deep layer.

and rhizomes presented in the bags were manually Thus, weather conditions during growing seasons removed. The peat samples without living below- of 2006 and 2007 differed by its temperature and ground organs of vascular plants were dried and moisture state. Peat layers were warmed up in weighed. rather than in 2006. High level of the water table in Measurement of the water table depth was carried June and July 2007 provided anaerobic conditions out every month. In the raised bog the depth of the at the surface layer of the poor fen and the raised water table was measured below moss surface in bog except hummocks in the bog.

interhummocks. In 2006 the water table was at a The relative rate of peat decomposition was 15 cm depth in the poor fen, and it was at a 25 cm the fastest in the first 2.5 weeks of incubation with depth in the raised bog. In 2007 the water table was maximum value of 0.750 g-day1 per 100 g of peat at moss surface level in hollows and interhummocks at the surface layer in the raised bog (Table 4).

till the middle July and it fall down in the subsequent Surprisingly, in deep peat layer of the poor fen site period in both study sites. the peat decomposed more rapid than in the surface Measurement of temperature was carried out layer during the first 2.5 weeks. Afterwards the rate using temperature cells, which were located at the of the process became slower and it almost stopped places of peat incubation. Temperature data were at a 30 cm depth in the both mires. Average rate of decomposition over the observed period was recorded one time per three hours per depth in the summer and autumn period. The mean temperature obviously higher at both surface layers.

values at the surface and deep layers indicated Dynamics of peat mass losses demonstrated warmer conditions in 2007 in comparison with 2006 two patterns of the process (Fig. 1). In the poor fen, in both ecosystems (Table 2). During two years, peat mass of incubated peat at each depth decreased by layers were warmer in the poor fen in contrast to the the end of September 2006 and gradually increased raised bog. The daily range of temperature depended in the subsequent period. Both curves located close on the depth. At the surface layer, daily amplitude to each other and indicated similarity between of temperature was 5-10°. The wider amplitude processes of peat decomposition above and below was observed in the raised bog. Daily amplitude of the water table. In the upper layer of the raised temperature has disappeared at a 30-cm depth. bog, peat mass decreased sharply by the end of In 2006 peat mass loss was obviously higher at September 2006 and then it gradually decreased by a 10 cm depth than at a 30 cm layer (Table 3). The the June 2007. In the deeper layer of the bog, at maximum losses were observed at the surface layer first, peat mass declined and it did not change in the in the raised bog. Alternatively, in these ecosystems, subsequent period. Curves situated far from each Raised bog Poor fe li 10 cm ---------- 30 cm Figure. Dynamics of peat mass losses at two depths over a year. Values are expressed as percentage of the initial peat mass remaining.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.