Эмиссия углекислого газа с поверхности нарушенных рубками почв Западного Кавказа
Рост концентраций углекислого газа приводит к повышению внимания к возможностям его депонирования. В фитомассе сосредоточены значительные объемы органических соединений углерода. Почвенный гумус является еще более устойчивым источником депонирования углерода. Эмиссия углекислого газа из почвы является одним из наиболее значительных его источников в атмосфере. В настоящее время в мировой литературе существует разные взгляды на экосистемного сток СО2. Различия в оценках углеродного баланса объясняются разными подходами и методами определения отдельных его статей, а также уровнем неопределенностей полученных результатов (Кудеяров, 2018). Интенсивность почвенного дыхания определяется множеством факторов, включая тип почвы, запас органических веществ, уровень грунтовых вод, тип растительности (Мокриков и др., 2019). Дыхание обладает значительным пространственным и временным варьированием в зависимости от биотических и абиотических параметров среды (Карелин и др., 2019). Интенсивность эмиссии тесно связана с ее температурой (Davidson, Janssens, 2006; Иванов и др., 2018; Осипов, 2018). Значительное воздействие оказывает и влажность почвы. Низкая влажность почв тормозит биологические процессы (Казеев и др., 2015 а, б). Однако всплески эмиссии СО2, индуцированные увлажнением сухих почв, приводят к увеличению общей эмиссии СО2 наблюдений на 8–10% (Лопес де Гереню и др., 2018). Это обусловлено эффектом Бирча (Birch, 1958), связанным с кратковременной, но мощной минерализацией органических веществ в почве и импульсным выделением СО2 в ответ на увлажнение после ее длительного иссушения.
Мониторинг экологического состояния почв Западного Кавказа регулярно проводится с 2008 года на учетных площадках, расположенных в Краснодарском крае и Республике Адыгея. Особое внимание уделено эволюции почв после сведения леса. Для этого изучали хроноряды почв разного срока после рубки леса. Среди объектов были самозарастающие вырубки на дерново-карбонатных, серых и бурых лесных почвах низкогорий и среднегорий Кавказа., описанных в литературе (Вальков и др., 2008; Казеев и др., 2021) Среди множества определяемых параметров (физические, химические, биологические) исследована интенсивность выделения углекислого газа с поверхности почв (Казеев и др., 2016). Для этого использованы камерные методы и разные виды газоанализаторов (ПГА-7, Testo-535, EGM-5 PP System).
В результате проведенных исследований был получен большой фактический материал, позволяющий сделать некоторые обобщения. Было выявлено существенное варьирование эмиссии углекислого газа с поверхности почв, имеющих разную степень нарушений после рубки леса. Спустя 11 лет после сведения леса на участках сильного и среднего нарушения значения интенсивности дыхания дерново-карбонатных почв были существенно ниже (на 39-56%), чем на контрольном участке буково-пихтового леса. В то же время на периферийном участке вырубки со слабым нарушением дыхание было выше на 18%. Однако в течение сезона иногда интенсивность дыхания на всех участках вырубки может превышать контрольные значения независимо от степени нарушения. Причинами повышенных значений дыхания почвами вырубок могут быть как гидротермические условия, так и развитие восстановительных сукцессий, сопровождающихся развитием дернового процесса под высокотравной растительностью через несколько лет после рубки. В наших исследованиях в первые годы после рубки биологические процессы в почвах были подавлены. В некоторых случаях древесные остатки, оставшиеся на поверхности почв в результате рубки леса, могут существенно повышать интенсивность дыхания почв (Adamczyk et al., 2015; Молчанов и др., 2017). Восстановительные сукцессии исследуемых территорий Западного Кавказа сопровождаются повышением биологического разнообразия. Особенно это касается периферийных участков вырубок, где кроме повышения разнообразия происходит повышение гумусированности почв и их биогенности по сравнению с фоновыми участками лесов (Казеев и др., 2021). Такие процессы могут происходить не только после рубок, но и после других нарушений. А.В. Иванов с соавторами (2018) установил, что пирогенная трансформация кедровых лесов в малоценные дубняки приводит к повышению эмиссии СО2 из почвы. Но в условиях черноморского побережья Кавказа постпирогенные почвы не восстанавливают биологическую активность и спустя 10 лет после пожара (Kazeev at al., 2019).
