Инвентаризации поглощения метана почвами

Обложка
  • Авторы: Глаголев МВ1, Филиппов ИВ2
  • Учреждения:
    1. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Югорский государственный университет (г. Ханты-Мансийск), Институт лесоведения РАН (пос. Успенское, Московская обл.)
    2. Югорский государственный университет (г. Ханты-Мансийск)
  • Выпуск: Том 2, № 2 (2011)
  • Страницы: 1
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://edgccjournal.org/EDGCC/article/view/6402
  • DOI: https://doi.org/10.17816/edgcc221
  • ID: 6402

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе кратко описаны основные группы методов получения оценок региональных потоков газов на границе почва/атмосфера (на примере поглощения метана почвами): простейшая инвентаризация, прямое математическое моделирование и решение обратной задачи. Подробно рассмотрены различные реализации метода простейшей инвентаризации: оценка окисления в почвах разных биомов и/или разной структуры. Показано, что широко известный метод оценки окисления на основе знаний о структуре почвы статистически недостоверен (по крайней мере на уровне значимости 0.05, обычно используемом в биологических и почвенных исследованиях). В заключительном разделе работы методы простейшей инвентаризации обсуждаются в приложении к оценке поглощения СН 4 почвами России. К сожалению, эти оценки имеют весьма большие погрешности, а это явно свидетельствует о плохой изученности проблемы поглощения почвенного метана. Тем не менее, представляется, что в качестве значения годичного поглощения СН 4 почвами РФ, наиболее близкого к оценкам различных авторов, можно принять 3.6 Мт/год.

Об авторах

М В Глаголев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Югорский государственный университет (г. Ханты-Мансийск), Институт лесоведения РАН (пос. Успенское, Московская обл.)

Автор, ответственный за переписку.
Email: m_glagolev@mail.ru

И В Филиппов

Югорский государственный университет (г. Ханты-Мансийск)

Email: filip.83.pov@yandex.ru

Список литературы

  1. Бейли Н. 1970. Математика в биологии и медицине. М.: Мир.
  2. Блохин А.В. 2002. Теория эксперимента. Курс лекций. Минск: БГУ. Ч. 1. 68 с.
  3. Гвоздецкий Н.А., Криволуцкий А.Е., Макунина А.А. 1973. Схема физико-географического районирования Тюменской области // Физико-географическое районирование Тюменской области. М.: МГУ. С. 9-28.
  4. Глаголев M.В. 2004. Элементы количественной теории процессов образования и потребления метана в почве // Болота и биосфера: Сборник материалов Третьей Научной Школы (13-16 сентября 2004 г.). Томск: Изд-во ЦНТИ. С. 39-52.
  5. Глаголев М.В. 2006. Математическое моделирование метанокисления в почве // Труды Института микробиологии имени С.Н. Виноградского РАН. Вып. XIII: К 100-летию открытия метанотрофии / Под. ред. В.Ф. Гальченко. М.: Наука. С. 315-341.
  6. Глаголев М.В. 2007. Оценка эмиссии метана заболоченными территориями Западной Сибири // Болота и биосфера: Сборник материалов Шестой Научной Школы (10-14 сентября 2007 г.). Томск: Изд-во ФГУ «Томский ЦНТИ». С. 33-41.
  7. Глаголев М.В. 2010. К методу «обратной задачи» для определения поверхностной плотности потока газа из почвы // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 1. № 1. С. 17-36. Также доступна по URL (дата обращения: 30.07.2010): http://www.ugrasu.ru/uploads/files/Glagolev%20(1).pdf.
  8. Глаголев М.В., Головацкая Е.А., Шнырев Н.А. 2007. Эмиссия парниковых газов на территории Западной Сибири // Сибирский экологический журнал. Т. 14. № 2. С. 197-210.
  9. Глаголев М.В., Смагин А.В. 2005. Приложения MATLAB для численных задач биологии, экологии и почвоведения. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова. 200 с.
  10. Дмитриев Е.А. 1995. Математическая статистика в почвоведении. М.: Изд-во МГУ. 320 с.
  11. Дубинин М.Ю. 2006. Глобальное экорегиональное зонирование Бэйли. GIS-Lab.info. Данные доступны по URL (дата обращения: 19.05.2011): http://gis-lab.info/qa/bailey.html
  12. Елецкий А.В. 1991. Диффузия // Физические величины. Справочник / Под ред. И.С. Григорьева и Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат. с. 375-390.
  13. Заварзин Г.А. 1995. Микробный цикл метана в холодных условиях // Природа. № 6. С. 3-14.
  14. Ильина И.С., Лапшина Е.И., Махно В.Д., Романова Е.А. 1976. Растительность Западно-Сибирской равнины (карта). М 1: 1500000. ГУГК. 4 л.
  15. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф., Савиных В.П. 2003. Перспективы развития цивилизации: многомерный анализ. М.: Логос. 576 с.
  16. Королюк В.С., Портенко Н.И., Скороход А.В., Турбин А.Ф. 1985. Справочник по теории вероятностей и математической статистике. М.: Наука. 640 с.
  17. Лозе Ж., Матье К. 1998. Толковый словарь по почвоведению. М.: Мир. 398 с.
  18. Наумов А.В. 2009. Дыхание почвы: составляющие, экологические функции, географические закономерности. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 208 с.
  19. Панченков Г., Лебедев В. 1985. Химическая кинетика и катализ. М.: Химия. 592 с.
  20. Румшиский Л.З. 1971. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука. 192 с.
  21. Свободные данные по границам субъектов РФ. 2010. Росреестр, GIS-Lab.info. URL (дата обращения: 19.05.2011): http://gis-lab.info/qa/rusbounds-rosreestr.html
  22. Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Щерба Т.Э., Шнырев Н.А. 2010. Абиотические факторы дыхания почв // Экологический вестник Северного Кавказа. Т. 6. № 1. С. 5-14.
  23. Филиппов Л.П. 1986. Явления переноса. М.: Изд-во МГУ. 120 с.
  24. Хайди Г.М. 1976. Процессы удаления газообразных и взвешенных загрязнений из атмосферы // Химия нижней атмосферы / Под ред. Расул С. М.: Мир. С. 155-222.
  25. Чернавина И.А., Потапов Н.Г., Косулина Л.Г., Кренделева Т.Е. 1978. Большой практикум по физиологии растений. М.: Высш. школа. 408 с.
  26. Bailey R.G., Hogg H.C. 1986. A world ecoregions map for resource reporting // Environmental Conservation. V. 13. No. 3. P. 195-202.
  27. Bartlett K.B., Sachse G.W., Slate T., Harward C., Blake D.R. 2003. Large-scale distribution of CH4 in the western North Pacific: Sources and transport from the Asian continent // J. Geophys. Res. V. 108. No. D20. 8807. doi: 10.1029/2002JD003076.
  28. Belward A.S., Estes J.E., Kline K.D. 1999. The IGBP-DIS Global 1-km Land-Cover Data Set DISCover: A Project Overview // Photogram. Eng. Remote Sens. V. 65. P. 1013-1020.
  29. Bender M., Conrad R. 1993. Kinetics of methane oxidation in oxic soils // Chemosphere. V. 26. No. 1-4. P. 686-696.
  30. Bergamaschi P., Frankenberg C., Meirink J.F., Krol M., Dentener F., Wagner T., Platt U., Kaplan J.O., Körner S., Heimann M., Dlugokencky E.J., Goede A. 2007. Satellite chartography of atmospheric methane from SCIAMACHY on board ENVISAT: 2. Evaluation based on inverse model simulations // Journal of Geophysical Research. V. 112. D02304. doi: 10.1029/2006D007268.
  31. Boeckx P., van Cleemput O. 1996. Methane Oxidation in a Neutral Landfill Cover Soil: Influence of Moisture Content, Temperature, and Nitrogen-Turnover // Journal of Environmental Quality. V. 25. P. 178-183.
  32. Boeckx P., van Cleemput O., Villaralvo I. 1996. Methane emission from a landfill and the methane oxidising capacity of its covering soils // Soil Biology and Biochemistry. V. 28. No. 10/11. P. 1397-1405.
  33. Börjesson G. 2001. Inhibition of methane oxidation by volatile sulfur compounds (CH3SH and CS2) in landfill cover soils // Waste Management & Research. V. 19. P. 314-319.
  34. Born M., Dorr H., Levin I. 1990. Methane consumption in aerated soils of the temperate zone // Tellus B. V. 42. P. 2-8.
  35. Cai Z., Yan X. 1999. Kinetic model for methane oxidation by paddy soil as affected by temperature, moisture and N addition // Soil Biology and Biochemistry. V. 31. P. 715-725.
  36. Chan A.S.K., Parkin T.B. 2000. Evaluation of potential inhibitors of methanogenesis and methane oxidation in a landfill cover soil // Soil Biology and Biochemistry. V. 32. P. 1581-1590.
  37. Chiemchaisri W., Visvanathan C., Wu J.S. 2001. Effects of Trace Volatile Organic Compounds on Methane Oxidation // Brazilian Archives of Biology and Technology. V. 44. No. 2. P. 135-140.
  38. Christophersen M., Linderød L., Jensen P.E., Kjeldsen P. 2000. Methane Oxidation at Low Temperatures in Soil Exposed to Landfill Gas // Journal of Environmental Quality. V. 29. P. 1989-1997.
  39. Curry C.L. 2007. Modeling the soil consumption of atmospheric methane at the global scale // Global Biogeochemical Cycles. V. 21. GB4012. doi: 10.1029/2006GB002818.
  40. Curry C.L. 2009. The consumption of atmospheric methane by soil in a simulated future climate // Biogeosciences. V. 6. Issue 11. P. 2355-2367. URL: www.biogeosciences.net/6/2355/2009/ (дата обращения: 29.11.2010).
  41. Del Grosso S.J., Parton W.J., Mosier A.R., Ojima D.S., Potter C.S., Borken W., Brumme R., Butterbach-Bahl K., Crill P.M., Dobbie K., Smith K.A. 2000. General CH4 oxidation model and comparisons of CH4 oxidation in natural and managed systems // Global Biogeochemical Cycles. V. 14. No. 4. P. 999-1019.
  42. De Visscher A., Boeckx P., Van Cleemput O. 1998. Interaction between Nitrous Oxide formation and Methane oxidation in Soils Influence of Cation Exchange Phenomena // Journal of Environmental Quality. V. 27. P. 679-687.
  43. De Visscher A., Schippers M., Van Cleemput O. 2001. Short-term kinetic response of enhanced methane oxidation in landfill cover soils to environmental factors // Biology and Fertility of Soils. V. 33. P. 231-237.
  44. Dunfield P., Knowles R. 1995. Kinetics of Inhibition of Methane Oxidation by Nitrate, Nitrite, and Ammonium in a Humisol // Applied and Environmental Microbiology. V. 61. P. 3129-3135.
  45. Dörr H., Katruff L., Levin I. 1993. Soil texture parameterization of the methane uptake in aerated soils // Chemosphere. V. 26. No. 1-4. P. 697-713.
  46. Dutaur L., Verchot L.V. 2007. A global inventory of the soil CH4 sink // Global Biogeochemical Cycles. V. 21. GB4013. doi: 10.1029/2006GB002734.
  47. Fan S.M., Wofsy S.C., Bakwin P.S., Jacob D.J., Anderson S.M., Kebabian P.L., McManus J.B., Kolb C.E. 1992. Micrometeorological Measurements of CH4 and CO2 Exchange Between the Atmosphere and Subarctic Tundra // Journal of Geophysical Research. V. 97. No. D15. P. 16627-16643.
  48. Glagolev M., Kleptsova I., Filippov I., Maksyutov S., Machida T. 2011. Regional methane emission from West Siberia mire landscapes // Environmental Research Letters. V. 6. N. 4. 045214. doi: 10.1088/1748-9326/6/4/045214. Также доступна по URL: http://iopscience.iop.org/1748-9326/6/4/045214/pdf/1748-9326_6_4_045214.pdf
  49. Glagolev M., Uchiyama H., Lebedev V., Utsumi M., Smagin A., Glagoleva O., Erohin V., Olenev P., Nozhevnikova A. 2000. Oxidation and Plant-Mediated Transport of Methane in West Siberian Bog // Proceedings of the Eighth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1999. Tsukuba: Isebu. P. 143-149.
  50. Grant R.F., Roulet N.T. 2002. Methane efflux from boreal wetlands: Theory and testing of the ecosystem model Ecosys with chamber and tower flux measurements // Global Biogeochemical Cycles. V. 16. No. 4. 1054. doi: 10.1029/2001GB001702.
  51. GRASS Development Team. 2011. Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) Software. Open Source Geospatial Foundation Project. URL: http://grass.osgeo.org (дата обращения: 19.05.2011).
  52. Kammann C., Grünhage L., Jäger H.-L., Wachinger G. 2001. Methane fluxes from differentially managed grassland study plots: the important role of CH4 oxidation in grassland with a high potential for CH4 production // Environmental Pollution. V. 115. P. 261-273.
  53. King G.M., Adamsen A.P.S. 1992. Effects of Temperature on Methane Consumption in a Forest Soil and in Pure Cultures of the Methanotroph Methylomonas rubra // Applied and Environmental Microbiology. V. 58. No. 9. P. 2758-2763.
  54. Martens C.S., Albert D.B., Alperin M.J. 1998. Biogeochemical processes controlling methane in gassy coastal sediments – Part 1. A model coupling organic matter flux to gas production, oxidation and transport // Continental Shelf Research. V. 18. P. 1741-1770.
  55. Meirink J.F., Bergamaschi P., Frankenberg C., d’Amelio M.T.S., Dlugokencky E.J., Gatti L.V., Houweling S., Miller J.B., Röckmann T., Villani M.G., Krol M.C. 2008. Four-dimensional variational data assimilation for inverse modeling of atmospheric methane emissions: Analysis of SCIAMACHY observations // Journal of Geophysical Research. V. 113. D17301. doi: 10.1029/2007JD009740.
  56. Mikaloff Fletcher S.E., Tans P.P., Bruhwiler L., Miller J.B., Heimann M. 2004. CH4 sources estimated from atmospheric observations of CH4 and its 13C/12C isotopic ratios: 1. Inverse modeling of source processes // Global Biogeochemical Cycles. V. 18. GB4004. doi: 10.1029/2004GB002223.
  57. Morishita T., Hatano R., Nagata O., Sakai K., Koide T., Nakahara O. 2004. Effect of Nitrogen Deposition on CH4 Uptake in Forest Soils in Hokkaido, Japan // Soil Science and Plant Nutrition. V. 50. No. 8. P. 1187-1194.
  58. Morishita T., Matsuura Y., Zyryanova O.A., Abaimov A.P. 2006. CO2, CH4, and N2O fluxes from a larch forest soil in Central Siberia // Symptom of Environmental Change in Siberian Permafrost Region / Hatano R. and Guggenberger G. (Eds.). Sapporo: Hokkaido University Press. P. 1-9.
  59. NASA Land Processes Distributed Active Archive Center (LP DAAC), USGS/Earth Resources Observation and Science (EROS) Center, Sioux Falls, South Dakota. URL: http://lpdaac.usgs.gov/get_data (дата обращения: 19.05.2011).
  60. Petrescu A.M.R., van Huissteden J.C., Jackowicz-Korczynski M., Yurova A., Christensen T.R., Crill P.M., Bäckstrand K., Maximov T.C. 2008. Modelling CH4 emissions from arctic wetlands: effects of hydrological parameterization // Biogeosciences. V. 5. P. 111-121. URL (дата обращения 22.12.2010): http://www.biogeosciences.net/5/111/2008/bg-5-111-2008.pdf
  61. Potter C.S., Davidson E.A., Verchot L.V. 1996. Estimation of global biogeochemical controls and seasonality in soil methane consumption // Chemosphere. V. 32. P. 2219-2246.
  62. Ridgwell A.J., Marshall S.J., Gregson K. 1999. Consumption of atmospheric methane by soils: A prosess-based model // Global Biogeochemical Cycles. V. 13. No. 1. P. 59-70.
  63. Sabrekov A.F., Kleptsova I.E., Glagolev M.V., Maksyutov Sh.Sh., Machida T. 2011. Methane emission from middle taiga oligotrophic hollows of Western Siberia // Вестник ТГПУ. Вып. 5. С. 135-143. Также доступна по URL (дата обращения 19.06.2011): http://vestnik.tspu.ru/files/PDF/articles/sabrekov_a._f._135_143_5_107_2011.pdf
  64. Striegl R.G. 1993. Diffusional limits to the consumption of atmospheric methane by soils // Chemosphere. V. 26. No. 1-4. P. 715-720.
  65. Tang J., Zhuang Q., Shannon R.D., White J.R. 2010. Quantifying wetland methane emissions with process-based models of different complexities // Biogeosciences. V. 7. P. 3817–3837. doi: 10.5194/bg-7-3817-2010. URL (дата обращения 22.12.2010): www.biogeosciences.net/7/3817/2010/
  66. Van Huissteden J., van den Bos R., Alvarez I.M. 2006. Modelling the effect of water-table management on CO2 and CH4 fluxes from peat soils // Netherlands Journal of Geosciences. V. 85. No. 1. P. 3-18.
  67. Visvanathan C., Pokhrel D., Cheimchaisri W., Hettiaratchi J.P.A., Wu J.S. 1999. Methanotrophic activities in tropical landfill cover soils: effects of temperature, moisture content and methane concentration // Waste Management & Research. V. 17. P. 313-323.
  68. Walter B.P., Heimann M., Matthews E. 2001. Modeling modern methane emissions from natural wetlands 1. Model description and results // Journal of Geophysical Research. V. 106. No. D24. P. 34189-34206.
  69. Walter B.P., Heimann M., Shannon R.D., White J.R. 1996. A process-based model to derive methane emissions from natural wetlands // Geophysical Research Letters. V. 23. P. 3731-3734.
  70. Wania R. 2007. Modelling northern peatland land surface processes, vegetation dynamics and methane emissions: PhD thesis. Bristol: University of Bristol.
  71. Whiticar M.J. 1999. Carbon and hydrogen isotope systematics of bacterial formation and oxidation of methane // Chemical Geology. V. 161. P. 291-314.
  72. Zelenev V.V. 1996. Assessment of the Average Annual Methane Flux from the Soils of Russia. WP-96-51. Laxenburg, Austria: International Institute for Applied Systems Analysis.
  73. Zhuang Q., Melillo J.M., Kicklighter D.W., Prinn R.G., McGuire A.D., Steudler P.A., Felzer B.S., Hu S. 2004. Methane fluxes between terrestrial ecosystems and the atmosphere at northern high latitudes during the past century: A retrospective analysis with a process-based biogeochemistry model // Global Biogeochemical Cycles. V. 18. GB3010. doi: 10.1029/2004GB002239.
  74. Zobler L. 1986. A world soil file for global climate modeling. NASA TM-87802. National Aeronautics and Space Administration. Washington, D.C. Данные доступны по URL: http://data.giss.nasa.gov/landuse/soilunit.html (дата обращения: 19.05.2011).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Глаголев М.В., Филиппов И.В., 2011

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах