Диссертация (1154500), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Снижение содержания органическоговещества начинается довольно рано благодаря активным процессам подзолообразования(He and Tang, 2008). Содержание органического углерода под лесной растительностью вминеральных горизонтах проявляется намного интенсивнее чем под луговой благодарявертикальной миграции растворенных органических веществ (возможно связанных сорганическим веществом продуцируемом корнями). Отношение углерода к азоту сильнозависит от типа растительного сообщества, наибольшие значения наблюдаются подлиственницей и кустарниками семейства вересковые (Boettecher and Kalisz, 1990).Наименьшеесоотношениенаблюдается,какправило,в случаедоминированияазотфиксирующих видов. Высокое соотношение углерода к азоту характеризуется низкимуровнем разложения органического вещества, высоким содержанием фульвокислот исвязано с низкими значениями рН.
Содержание железа и алюминия в молодых почвахбыли выше в верхних горизонтах, чем в ниже лежащих. Такое распределение вызваноинициальным выветриванием, связанным с накоплением органического вещества,продуцируемого растениями и окислительными реакциями. Меньшая мобильностьалюминия из материнской породы в сравнении с железом может быть связана с41присутствием выветриваемых богатых железом минералов, включенных в небольшихколичествах в материнскую породу. Однако некоторые минералы выветриваются болеемедленно в рассмотренных почвах.
Таким образом, в более кислых материнских породахпроцесс подзолообразования тяготит к более быстрому выветриванию алюминия, чемжелеза из молодых и слабо развитых Е горизонтов. Формирование Е горизонта частоинтерпретируют с промывным водным режимом и большим количеством дождей (Gensac,1990). Однако экспериментально показано, что подзолообразование вызвано не толькосезонным количеством осадков, но и типом растительности (D’Amico, et al., 2008).Высокие скорости образования Е горизонта часто наблюдаются в бореальных игорных районах (Sauer et al., 2007). Наивысшие скорости формирования подзолов,зафиксированные в Аляске (Sauer et al., 2007), Норвегии (Alexander and Burt, 1996; Ugolin,1966) или Китае (He and Tang, 2008) в сравнении с Европейскими Альпами были вызваныморским климатом (Dumig et al., 2011; Egli et al., 2006).
В данных условиях увеличиваетсярастительный рост, скорость накопления органического вещества и, как следствие, –развития почвы, благодаря более длительному вегетационному сезону и более высокимзимним температурам. Однако появление хвойных лесов практически сразу приводит кинициации подзолообразования также и в континентальном климате (Lichter, 1998). Вслучае песчаных почв условия наиболее благоприятны для подзолообразования благодаряуже выветренным частицам субстрата и большей мобильности, что обеспечиваетвертикальную миграцию элементов (Schaetzl and Anderson, 2005). Обнаружено, чтонекоторые виды способны быстро инициировать процессы подзолообразования в почвах,где ранее не было предпосылок для образования Е горизонта (Bernier andGillet, 2012;Boettcher and Kalisz, 1990). Это вызвано низким уровнем разложения подстилки данныхвидов, из-за высокого количества лигнина, целлюлозы и других плохо разлагаемыхкомпонентов, таких как фенольные компоненты, снижающих микробиологическуюактивность почв (Pornon and Doche, 1996).
Продукты разложения подстилки хвойныхпородбогатынизкомолекулярнымифульвокислотами,которыемогутвызыватьвыветривание минеральных горизонтов (Schaetzl and Anderson, 2005). Формы гумусарассматриваются как хороший индикатор функционирования лесных экосистем (Michaletet al., 2001). Сильный эффект на развитие почв могут оказывать грибы, ассоциированные сразличными видами растений. Например, эктомикоризные и эрикоидные грибы, какизвестно, увеличивают уровень выветривания в минеральных горизонтах, особенно подхвойными породами, где они формируют слой на границе между органогенным слоем иминеральным горизонтом, и простираются вплоть до Е горизонта (Koele et al., 2011). Этигрибы способны разрушать минеральные зерна, высвобождать металлы и минеральные42вещества благодаря выделению фенольных соединений, низко молекулярных кислот,оксалатов, цитратов и малатов (Landeweertet al., 2001), которые имеют более высокийподкисляющий и выветривающий эффект, чем гуминовые кислоты (Ochs, 1996).Некоторые микоризные грибы, особенно продуцирующие сидерофоры, способныэффективно высвобождать и связывать железо и другие металлы из первичных минералов(Hoffland et al., 2004).
Таким образом, сидерофорные вещества, продуцируемыеэктомикоризными грибами, увеличивают уровень подзолообразования под хвойнымисообществами, а также некоторыми видами из семейства вересковые (Lundström et al.,2000; van Breemen et al., 2000).Роль почвы в эмиссии и депонировании парниковых газовВ последние десятилетия увеличивается волнение мирового сообщества, вызванноеглобальным изменением климата, причиной которого, как известно, являются парниковыегазы. Первым шагом на пути решения проблемы и снижения антропогенного ускоренияглобального потепления стал Киотский протокол, рекомендующий снижение эмиссиипарниковых газов. К настоящему моменту стало очевидным – даже полное прекращениевыбросов парниковых газов в атмосферу, что само по себе является утопическим, неостановит глобального изменения климата.
Данное осознание натолкнуло человечество напоиск новых решений, а с ними и проблем, стоящих на пути устойчивого развития.Интересно, что раньше основным источником СО2 в атмосфере считали индустриальнуюэмиссию, в связи с этим решение казалось очевидным. Однако изначально не учитывалисьнерыночные источники – древесное топливо, растительные отходы, а также уничтожениеестественных экосистем (Лосев, 2009).Согласно высокоточным исследованиям содержания СО2 в керне льда куполаТейлор в Антарктиде наблюдалось отчетливое аномальное увеличение концентрации СО 2в преиндустриальный период, что в первую очередь связывают с сельскохозяйственнымосвоением территорий, выжиганием леса и переводом земель под пашни (William, 1978).На основании расчетов баланса стока углерода и эмиссии доказано, что эмиссия СО 2 засчет уничтожения естественных экосистем и непрерывного давления на них как минимумравна индустриальной (Kondratyev et al., 2004).
Не смотря на сильную взаимосвязь междукачеством почвы и климатом (Jenny, 1980), роль динамики почвенного органическоговещества на историческое увеличение содержания углекислого газа в атмосфере истратегическое значение гумуса для снижения уровня СО2 в атмосфере до конца неосознаны.
Известно, что в почве содержится около 2500 гт углерода, включая 1550 гторганического и 950 гт неорганического углерода. Почвенный неорганический углероднаиболее43важенвзасушливыхижаркихрегионах, концентрацияпочвенногоорганического углерода колеблется от низкой в аридных районах до высокой в почвахумеренных областей и достигает максимума в торфах. Таким образом, почвенный пулуглерода в 3,3 раза больше, чем количество углерода, находящегося в атмосфере и в 4,5раз больше, чем биотический пул углерода (Lal, 2004). Сведение растительного покрова,минерализация органического вещества почв и выветривание карбонатов приводят кэмиссии углекислого газа в атмосферу, очевидно, что эти процессы гораздо интенсивнеепротекают на нарушенных территориях.
В настоящее время более одной трети земельнаходится под значительными антропогенными изменениями (Pongratz, et al, 2011). Этооказывает сильное влияние на глобальное изменение климата. В разных источникахприводятся разные цифры суммарной исторической потери органического углеродапочвы: от 40 гт (Houghton,1999), 55 гт (IPCC, 1996; Schimel, 1995) до 500 гт (Wallace,1994) и 537 (Buringh,1984).
Принято считать суммарную эмиссию углекислоты из почвы ватмосферу раной 42 – 78 Гт (Lal,1999). Несмотря на то, что вопрос расчетов величин стокауглерода остается спорным, все исследователи единогласны в том, что с увеличениемколичества и качества почвенного органического углерода, не только увеличитсяпродуктивность биомассы и повысится качество воды, но что самое важное – снизятсятемпы глобального изменения климата.Однако принято считать, что потенциальная способность различных нарушенныхземель накопить органический углерод оценивается в 42-78 гт, что соответствуетисторической потере углерода. Реальная же величина достигает лишь 50-66 % отпотенциальной.
Почвенное органическое вещество представляет собой равновеснуюсистему между поступившим и потерянным углеродом. В результате различнойхозяйственной деятельности один га земли теряет от 20 до 80 т углерода, преобладающеебольшинство которого поступает в атмосферу. Депонирование углерода почвойзаключается в увеличении пулов органического и неорганического углерода почв спревращением его в устойчивые соединения, чтобы ограничить вторичную эмиссию СО2в атмосферу.
Обследованные уровни секвенирования углерода на нарушенных землях, входе вторичной сукцессии, зависят от гранулометрического состава и текстурности почв,профиля, и варьируют от 0 – 150 кг С/га в год в сухих и жарких условиях до 100 – 1000 кгС/га на более влажных и прохладных территориях. В настоящее время обратили вниманиена то, что увеличение скорости секвенирования углерода почвой тесно сопряжено сдеятельностью, приводящей к улучшению почвенной структуры, водоудерживающейспособности, разнообразию и повышению активности почвенной фауны.
Schepaschenko идр. (2011) подсчитали, что запасы органического углерода в первом метре почвРоссийской Федерации составляют 323 Гт, в том числе 16 Гт в слое подстилки.44Термин"секвестрациипочвенногоуглерода"подразумеваетудалениеатмосферного СО2 растениями и хранение зафиксированного углерода в качествеорганического вещества почвы. Стратегия заключается в том, чтобы увеличитьколичество органического вещества в почве, улучшить его распределение по профилю, атакже стабилизировать почвенный органический углерод в стабильные микроагрегаты,защитив тем самым углерод от микробиологических процессов и предотвратив егоминерализацию (Lal, 2004).
Увеличению доли стабильных форм углерода способствуетпроцесс гумификации. Также относительно высокое содержание глинистой фракцииудерживает нестабильные формы углерода. В этом контексте управление рекультивациейземель является важной стратегией для снижения последствий глобального измененияклимата.Сложной, но при этом эффективной и важной задачей является увеличениесодержания углерода в глубоких слоях почвы, поскольку это защитит его от возможныхвторичных нарушений и минимизирует риски, которые связаны с эрозионнымипроцессами.Добыча полезных ископаемых и неправильное хранение вскрыши приводит куменьшению доли органического вещества почв, дополнительной эмиссии СО 2 и другихпарниковых газов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
