Экологическая оценка динамики N2O и CO2 на территории городского леса в г. Москва
В настоящее время на окружающую среду оказывается сильное антропогенное воздействие, которое может привести к всемирной экологической катастрофе. Главными проблемами являются: глобальное изменение климата, сокращение биологического разнообразия, вырубка и загрязнение лесов, кризис ресурсов пресной воды, загрязнение сред обитания химическими и токсическими веществами, истощение озонового слоя и многие другие. Леса – это легкие городских территорий. На нашей планеты, они занимают большую часть суши и образуют крупнейшие экосистемы. В России около 800 млн. га занимают леса, что составляет 45% территории страны. Роль леса огромна. Это сложная многокомпонентная система, участвующая в круговоротах, происходящих в биосфере, атмосфере, педосфере и гидросфере. В последнее десятилетие остро стоит проблема состояния и устойчивости лесных экосистем в черте города, особенно в крупнейшем мегаполисе Европы – Москва. Состояние древостоя влияет на его способность улавливать большое количество вредных веществ, регулировать влажность воздуха в районе, удерживать экологическую обстановку на благоприятном уровне (Тихонова, 2015).
Наблюдения проводились на территории Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Она является фоновым объектом для экологического мониторинга в северной части г. Москва. Ключевые участки расположены по трансекте с северо-востока на юго-запад, различаются вариантами мезорельефа, древесной и напочвенной растительностью, а также различным уровнем антропогенной нагрузки. Ключевые участки заложены на различных вариантах мезорельефа: участок № 3 расположен на выположенной вершине моренного холма – ВМХ и является автоморфной системой с глубоким залеганием грунтовых вод. Исследуемые участки №1 и №2 заложены на прямом слабопокатом коротком склоне моренного холма северо-восточной экспозиции: в средней – 2 (ССВ), и в нижней части склона 1 (ПСВ). Участки №4 и №5 расположены на противоположном пологом склоне повышенной длины юго-западной экспозиции: в средней и нижней части склона слабовогнутой формы (СЮЗ и ПЮЗ) (Тихонова и др., 2018; Тихонова и др., 2014).
При выполнении данной работы использовались полевые и лабораторные методы. Определение температуры происходило с использованием почвенного термометра (Checktemp), а влажности – почвенного влагомера (Thetaprobe P 14 26), верхних почвенных горизонтов в непосредственной близости от напочвенных экспозиционных камер в 3-х кратной повторности, для вычисления средних значений. C помощью экспозиционных камер происходил отбор почвенной эмиссии CO2 и N2O. При лабораторных исследованиях осуществлялось определение влажности термостатно-весового метода (ГОСТ 28268-89), а также анализ образцов почвенной эмиссии CO2 и N2O на газовом хроматографе «Хроматек Кристалл 5000». Мониторинговые наблюдения за температурой, влажностью почвы и потоками CO2 и N2O проводились подекадно с 2019 года по настоящее время (Тихонова и др., 2013).
За период исследований удалось определить максимальное, минимальное и среднее значение температуры почвы. Минимальное значение отмечается на ключевом участке №2 (ССВ) – 1.3 °C (январь 2020 года). Максимальное значение показателя составляет 20.3 °C – ключевой участок №4 (СЮЗ) в июле 2021 года. Среднее значение температуры почвы за период наблюдений – 11.3 °C.
Относительно полученных данных по влажности минимальное значение – 2.96 %, выявленное в августе 2020 года на ключевом участке №2 (ССВ). Среднее значение влажности на объекте исследования составляет 22.75 %. Максимальная влажность почвы характерна для ключевого участка №5 (ПЮЗ) – 71.64 % в октябре 2019 года. Потому что в 2019 году отмечает обилие осадков по сравнению со среднемноголетними значениями.
Средние значения потоков почвенной эмиссии СО2 по трансекте наблюдались 4.83 поток мг СO2/м2 день. Максимальное значение выявлено на ключевом участке № 4 (СЮЗ) – 24.30 поток мг СO2/м2 день (сентября 2019), при температуре почвы 14,6 °C. Минимальное – 1.055 поток мг СO2/м2 день в августе 2021 года на ключевом участке №2 (ССВ), где значение температуры почвы – 9.5 °C.
За период исследований осуществлялся мониторинг за почвенной эмиссией N2O. Максимальная эмиссия N2O мг/м2 в день – 1.066 (июль 2021) на ключевом участке №2 при значении влажности 19.8 %. Минимальное значение характерно для ключевого участка №5 – 0.107 мг/м2 в день (июль 2019), где значение влажности почвы – 24.67 %. Средним значением является 0.374 мг/м2 в день.
Полученные значения по температуре и влажности почвы варьируют в зависимости от рельефа. Основным фактором, влияющим на поток N2O является влажность почвы, а для потока CO2 – температура почвы.
