СОДЕРЖАНИЕ УГЛЕРОДА И АЗОТА В ТОРФЯНЫХ ПОЧВАХ СЕВЕРНЫХ
климат с коротким и прохладным летним периодом и длинным и холодным зимним периодом:
среднегодовая температура воздуха составляет -6,5 °C, количество годовых осадков – около 570 мм, сумма положительных температур – 1320 °С, вегетационный период продолжается около 100 дней. Средняя температура января составляет -25,4 °C, июля – +15,4 °C [Заров и др., 2021]. Для исследуемого региона характерна равнинная местность – участки минеральной беломошно- лишайниковой тундры мозаично располагаются среди заболоченных депрессий. Повсюду наблюдаются результаты термокарстовых и мерзлотных процессов: на исследуемой территории распространены мерзлые бугры, полигональные болота, озёра термокарстового происхождения, хасыреи (котловины спущенных термокарстовых озёр) [Golubyatnikov et al., 2015;
Zarov et al., 2016]. Для данного исследования были выбраны наиболее распространенные в исследуемом регионе болотные экосистемы:
полигоны болот, травяно-сфагновые мочажины и осоковые топи [Golubyatnikov et al., 2015; Заров и др., 2021]. В данной работе рассматриваются полигоны с лишайниково-кустарничковыми и лишайниково-мохово-кустарничковыми сообществами, осоково-пушицево-сфагновые и осоково-кустарниково-сфагновые мочажины и топи осоково-сфагновые, кустарничково- осоково-моховые, осоково-пушицевые.
Поверхность полигонов обычно мелкокочковатая, иногда ровная. Полигоны имеют четырех-, пяти-, шести- и семиугольные формы с размером сторон 5–14 м. Полигоны отделены друг от друга трещинами, ширина которых составляет от 1 до 3 м. Мощность торфяной залежи на полигонах в основном от 1,5 до 2 м. Сезонно-талый слой в рассматриваемых полигонах составляет от 25 до 30 см. Болотные воды в оттаиваемом слое торфяных залежей исследуемых полигонов не наблюдаются.
Растительность полигонов состоит из лишайников, сфагновых мхов, вересковых кустарничков и карликовой березки. Уровень болотных вод в рассматриваемых типах травяно-сфагновых мочажин находится на глубине 10–25 см, сезонно- талый слой составляет 24–31 см. Кислотность воды изменяется в диапазоне 3,4–4,9. Болотные воды имеют достаточно низкую минерализацию (среднее значение электропроводности равно 38 мкСм/см). Сфагновые мхи формируют сплошной ковер, широко распространены осоки и пушицы,
кустарничковый ярус образован андромедой, багульником, карликовой березкой, ивой.
Торфяная залежь осоковых топей оттаивает до 55 см. Уровень болотных вод находится у поверхности торфяной залежи топей, многие участки покрыты водой. Болотная вода кислая (значения показателя pH изменяются от 4,2 до 4,7) и слабо минерализована (средняя электропроводность равна 19 мкСм/см).
Растительность представлена в основном видами осок и пушицы [Zarov et al., 2016; Заров и др., 2021].
Сезонно-талый слой рассматриваемых болотных экосистем подразделялся на очёс (горизонт от поверхности почвы до глубины 10–20 см) и торф (горизонт от нижней границы слоя очеса и до глубины начала мерзлой толщи). Образцы почв отбирались в пределах каждой экосистемы в трех повторностях как из сезонно-талого слоя, так и из верхнего мерзлого слоя. В лаборатории проводился анализ содержания органического углерода и общего азота в отобранных образцах на элементном анализаторе EuroVector EA–3000.
Полученные результаты указывают на достаточно близкое содержание углерода в активном и верхнем мерзлом слоях почв рассматриваемых болотных экосистем южной тундры Западной Сибири: активный почвенный слой содержит 42–48 % углерода, верхний мерзлый – 44–49 %. Содержание углерода в слое талого торфа и верхнем мерзлом слое травяно- сфагновых мочажин отличается незначительно.
Содержание углерода в слое талого торфа осоковых топей и торфяных полигонов меньше содержания углерода в слое очеса и верхнем мерзлом слое этих экосистем. Следует отметить, что содержание углерода как в слое очёса полигонов, так и в слое талого торфа осоковых топей и полигонов характеризуется значительной вариабельностью. Для рассматриваемых болотных экосистем характерно увеличение содержания азота от очёса до верхнего мерзлого слоя. Наименьшее содержание азота наблюдается в очёсе травяно-сфагновых мочажин (0,9 %), наибольшее – в верхнем мерзлом слое торфяных полигонов и осоковых топей (2,2 %). Почвенные слои осоковых топей характеризуются наибольшим содержанием азота (от 2,0 % до 2,2 %) по сравнению с содержанием азота в почвах травяно-сфагновых мочажин и торфяных полигонов.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 14–
05–00193_а) и в рамках госзадания АААА–А18–118032090072–9.
1. Елисеев А.В., Семенов В.А. Изменения климата Арктики в XXI веке: ансамблевые модельные оценки с учетом реалистичности воспроизведения современного климата // Доклады Академии Наук. 2016. Т.
471(2). С. 241–218.
2. Заров Е.А., Голубятников Л.Л., Лапшина Е.Д., Лойко С.В. Растительность и почвы тундровых ландшафтов Пур-Тазовского междуречья // Известия РАН, Серия биологическая. 2021. № 6.
3. Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г. Углеродный обмен в криогенных экосистемах. Москва : Наука, 2008.
344 с.
4. Павлов А.В. Мониторинг криолитозоны. Новосибирск : Гео, 2008. 229 с.
5. Arzhanov M.M., Eliseev A.V., Mokhov I.I. A global climate model based, Bayesian climate projection for northern extra-tropical land areas // Global and Planetary Change. 2012. Vol. 86–87. P. 57–65.
6. Bindoff N.L., Stott P.A., Achuta Rao K.M. [et al.] Detection and Attribution of Climate Change: from Global to Regional Climate Change // The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Cambridge, United Kingdom and New York, NY). USA : Cambridge University Press. 2013. P. 867–952.
7. Biskaborn B.K., Smith S.L., Noetzli J. [et al.] Permafrost is warming at a global scale // Nature Communications.
2019. Vol. 10. P. 264–278.
8. Collins M., Knutti R., Arblaster J. [et al.] Long-term Climate Change: Projections, Commitments and Irreversibility // Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom and New York. USA : Cambridge University Press. 2013. P. 1029–1136.
9. Golubyatnikov L.L., Zarov E.A., Kazantsev V.S. [et al.] Analysis of landscape structure in the tundra zone for western Siberia based on satellite data // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2015. V. 51(9). P.
969–978.
10. Harden J.W., Koven C.D., Ping C.-L. [et al.] Field information links permafrost carbon to physical vulnerabilities of thawing // Geophysical Research Letters. 2012. Vol. 39. L. 15704.
11. Hugelius G., Loisel J., Chadburn S. [et al.] Large stocks of peatland carbon and nitrogen are vulnerable to permafrost thaw // PNAS. 2020. Vol. 117(34). P. 20438–20446.
12. Schuur E.A.G., McGuire A.D., Schadel C. [et al.]Climate change and the permafrost carbon feedback // Nature.
2015. Vol. 520. P. 171–179.
13. Streletskiy D.A., Sherstiukov A.B., Frauenfeld O.W., Nelson F.E. Changes in the 1963–2013 shallow ground thermal regime in Russian permafrost regions // Environmental Research Letters. 2015. Vol. 10. P. 125005.
14. Voigt C., Marushchak M.E., Lamprecht R.E. [et al.] Increased nitrous oxide emissions from Arctic peatlands after permafrost thaw // PNAS. 2017. Vol. 114(24). P. 6238–6243.
15. Yu Z.C. Northern peatland carbon stocks and dynamics: A review // Biogeosciences. 2012. Vol. 9. P. 4071–
4085.
16. Zarov E.A., Golubyatnikov L.L., Lapshina E.D. Microlandscape structure of south tundra landscapes based on a field survey // Report Series in Aerosol Science. 2016. Vol. 180. P. 590–593.