ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект направлен на изучение биогеохимического цикла углерода в лесных экосистемах Кольской субарктики, подверженных атмосферному загрязнению выбросами крупнейших в северной Европе источников диоксида серы и тяжелых металлов – комбинатов “Печенганикель” и “Североникель”. Предыдущие исследования, посвященные реакции почв и растительности на атмосферное загрязнение, выявили важную роль органического вещества в контроле деградации и восстановления экосистем. Данный проект сфокусирован на изучении трансформации основных звеньев биогеохимического цикла углерода в лесных экосистемах под воздействием техногенного загрязнения и возможных изменений климата. Пулы и потоки углерода исследованы на постоянных участках мониторинга, заложенных на разном расстоянии от источников загрязнения в автоморфных позициях рельефа на иллювиально-(гумусово)-железистых подзолах под сосновыми и еловыми лесами. В качестве первой задачи оценены запасы углерода в фитомассе экосистем сосновых и еловых лесов на северной границе их распространения. Детально определены запасы стволовой древесины и аккумуляция углерода в надземной и подземной фитомассе древесного, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов. В рамках второй задачи оценена чистая первичная продукция фотосинтеза в экосистемах. При выполнении третьей задачи оценены пулы углерода подстилки, лабильного и стабильного органического вещества, а также биомассы микроорганизмов в почвах. Исследованы содержание, профильное распределение, пространственная изменчивость и запасы углерода в почвах по градиенту загрязнения, создана карта запасов углерода в почвах Кольского полуострова. Главное внимание обращено на изучение деструкционной ветви цикла углерода, включая основные потоки – опад, минерализацию и гумификацию (четвертая задача). Особое внимание уделено эмиссии диоксида углерода почвами. Оценены сезонная и суточная динамика дыхания почв, вклады в него корневого и микробного дыхания и их изменение под воздействием загрязнения. Влияние гидротермических параметров, циклов промораживания-оттаивания и загрязнения тяжелыми металлами на интенсивность выделения диоксида углерода разными типами почв исследовано в модельных лабораторных экспериментах. Оценен баланс углерода в лесных экосистемах и почвах, проанализированы его нарушения в условиях техногенного загрязнения и возможности регулирования для восстановления лесных экосистем (пятая задача).
В результате комплексных теоретических, полевых и лабораторных исследований изучены основные компоненты биогеохимического цикла углерода в лесных экосистемах Кольской субарктики, подверженных атмосферному загрязнению выбросами крупнейших в северной Европе источников диоксида серы и тяжелых металлов – комбинатов “Печенганикель” и “Североникель”. Пулы и потоки углерода оценены на постоянных участках мониторинга, заложенных на разном расстоянии от источников загрязнения в автоморфных позициях рельефа на иллювиально-(гумусово)-железистых подзолах под сосновыми и еловыми лесами. Сосновые и еловые леса фоновых районов Кольской Субарктики на северной границе своего ареала характеризуются низкорослыми сильно разреженными древостоями и низкой продуктивностью. Биомасса сосны не превышает 5, ели – 7-8 кг/м2 в фоновых лесах, уменьшаясь в 5-25 раз с нарастанием загрязнения. Запасы углерода составляют около 50% биомассы древесного яруса. Чистая первичная продукция сопоставима на начальных стадиях техногенной дигрессии, но резко снижается в техногенном редколесье; в структуре продукции увеличивается доля хвои. Биомасса наземного яруса уменьшается от 1.7-2.0 до десятых долей кг/м2 за счет исчезновения мхов и лишайников с ростом загрязнения. В природных условиях содержание и запасы углерода в подзолах характеризуются аккумулятивно-элювиально-иллювиальным распределением с максимумом в подстилке.. Фоновые подзолы сосновыми лесами содержат 3-4 кг С/м², под еловыми − около 5 кг С/м² в слое 0-50 см. Техногенная дигрессия фитоценозов в результате атмосферного загрязнения сопровождается обеднением углеродом подстилки и смещением максимума его запасов в иллювиальный горизонт. Пул углерода в 0.5 м слое почв ельников возрастают вдвое. Абраземы техногенных пустошей отличаются резким обеднением органическим веществом при прогрессивно-аккумулятивном типе его распределения по профилю в результате гибели растительности и развития эрозии. Запасы углерода в слое 0-50 см уменьшаются вдвое по сравнению с фоновыми еловыми лесами и в пять раз по сравнению с техногенными еловыми редколесьями. Техногенная дигрессия фитоценозов сосновых лесов сопровождается незначительными изменениями запасов углерода в почвах. Созданы базы данных и карты содержания и запасов углерода в почвах Кольского полуострова. Интенсивность дыхания почв in situ в фоновых сосняках и ельниках составляет 120-290 мг С-CO2/м2•ч. С нарастанием атмосферного загрязнения в зонах влияния ГМК «Печенганикель» и «Североникель» интенсивность дыхания почв в сосняках и ельниках последовательных стадий техногенной сукцессии уменьшается до 90-160 (стадии дефолиации), 30-160 (техногенные редколесья) и 5-30 мг С-CO2/м2•ч (техногенные пустоши). Впервые обнаружено снижение доли корневого дыхания под воздействием промышленного загрязнения, свидетельствующее о первоочередной гибели растительности и сравнительной устойчивости микроорганизмов. В подзолах Кольской субарктики доля корневого дыхания составляет 60-70% в фоновых сосняках и ельниках, уменьшается до 30-40% в лесах стадии дефолиации и приближается к нулю в техногенных редколесьях и пустошах. Выявлена зависимость эмиссии СО2, биомассы микроорганизмов и дыхания корней от содержания биологически доступных соединений никеля и меди в почвах. Расчетные величины годовых потоков углерода из почв составляют 260-370 г/м2 в•год в фоновых сосняках лишайниковых и увеличиваются почти вдвое в кустарничково-зеленомошных типах леса. С нарастанием загрязнения поток диоксида углерода из почв замедляется. В природных условиях лесные экосистемы Кольской субарктики функционируют преимущественно как сток диоксида углерода из атмосферы, однако, интенсивность его незначительна и варьирует от года к году. Атмосферное промышленное загрязнение приводит к нарушениям баланса углерода в почвах, способствуя его аккумуляции на стадии дефолиации и потерям на конечных стадиях техногенной дигрессии. По полученным результатам в 2011-2013 гг. опубликовано 35 работ, из них 1 глава в международной монографии, 3 статьи в рецензируемых журналах, 4 статьи в справочно-информационном издании, 4 в продолжающихся изданиях, 9 в сборниках и материалах конференций, 14 тезисов докладов, из них 13 – на молодежных чтениях. Материалы представлены на российско-норвежском симпозиуме, III Мурманском международном экономическом форуме и двух международных экологических конференциях в Норильске (все по приглашению). Результаты исследований отражены в средствах массовой информации (телеканал ТВМ, Мончегорск; телеканал ТВ-21, Мурманск; пресса и телевидение Норильска и Красноярска; корпоративный журнал «Норильский никель»). Обновлены встроенные в структуру описания факультета почвоведения на WWW-сервере страницы проекта на русском и английском языках.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2011 г.-1 января 2011 г. | Трансформация биогеохимического цикла углерода в лесных экосистемах Кольской субарктики под воздействием атмосферного промышленного загрязнения |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. | Трансформация биогеохимического цикла углерода в лесных экосистемах Кольской субарктики под воздействием атмосферного промышленного загрязнения |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Трансформация биогеохимического цикла углерода в лесных экосистемах Кольской субарктики под воздействием атмосферного промышленного загрязнения |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".