Environmental Dynamics and Global Climate ChangeEnvironmental Dynamics and Global Climate ChangeEnvironmental Dynamics and Global Climate Change2218-44222541-9307Yugra State University713310.17816/edgcc823-17Theoretical worksТеоретические работыResearch ArticleModel of soil organic matter humification and mineralization and its application for calculation of peatland ecosystems carbon budget characteristicsМодель гумификации и минерализации органических веществ в почве и ее использование для расчета составляющих углеродного баланса болотных экосистемZinchenkoAleksandr V.ЗинченкоАлександр Васильевич
Russian Federation
aresh-08@mail.ruMain Geophysical Observatory (MGO)Главная геофизическая обсерватория имени А.И. Воейкова17112017823172210201722102017Copyright ©; 2017, Zinchenko A.V.Copyright ©; 2017, Зинченко А.В.2017Zinchenko A.V.Зинченко А.В.http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0https://edgccjournal.org/EDGCC/article/view/7133

A road map for calculating the carbon budget of peatlands is suggested. The method of calculation is based on the analysis of peat vertical profiles and the soil carbon dynamic modeling. The model of soil organic matters destruction is developed to include the case of the finite period of destruction. The rates of CO2 and CH4 generation separately are calculated in peat layers above and under the ground water level. A technic of quantification of the model parameters on a basis of peat sampling and incubation experiments is developed. The following integrated characteristics of carbon budget can be calculated: (1) net exchange of carbon between the ecosystem and the atmosphere, (2) net exchange of carbon dioxide, (3) methane release, (4) net exchange of greenhouse gases in CO2–equivalents, (5) leaching of carbon, (6) carbon sequestration due to peat accumulation. The suggested method is aimed to extend the direct field measurements of those characteristics.

Предложен расчетный метод определения ряда характеристик углеродного баланса болотных экосистем. Метод основан на исследованиях образцов торфа, отобранных на разных глубинах в болотной почве, и предложенной в работе модели гумификации и минерализации органических веществ в почве. Рассчитываются следующие интегральные характеристики углеродного цикла: (1) нетто обмен экосистемы и атмосферы углеродом, (2) нетто обмен углекислым газом, (3) эмиссия метана, (4) нетто обмен парниковыми газами в CO2–эквивалентах, (5) вымывание углерода, (6) секвестр (депонирование) углерода из атмосферы за счет его накопления в стабильном слое торфа. Прикладное значение расчетов состоит в возможности их использовании для инвентаризации потоков парниковых газов в природных ландшафтах, которая необходима для исследований динамики содержания парниковых газов в атмосфере, влияющей на изменения глобального климата. Предлагаемый метод может дополнить прямые измерения потоков парниковых газов в полевых условиях.

climateswampsgreenhouse gasesmonitoringsampling of peatsoil carbon dynamic modelcalculations of carbon budget characteristicsклиматболотапарниковые газымониторингобразцы торфамодель динамики углерода в почверасчет характеристик углеродного балансаРабота выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 14–05–00677а).Анисимов О. А., Лавров С. А., Ренева С. А. 2005. Оценка эмиссии метана из многолетнемерзлотных болот криолитозоны России при изменении климата // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 20. С. 124–141.Бабиков Б.В., Кобак К. И. 2016. Поглощение атмосферного углекислого газа болотными экосистемами территории России в голоцене. Проблема заболачивания // Лесной журнал. №1. С. 9–30.Глаголев М. В. 2010. Аннотированный список литературных источников по результатам измерений потоков CH4 и СО2 на болотах России // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 1. №2. С. 1–53.Глаголев M. В. 2012. Высокий уровень стояния воды может снижать эмиссию метана из почвы // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата, Т. 3, № 1, С. 1–10.Глаголев М. В., Сабреков А. Ф. 2014. Ответ А. В. Смагину: II. Углеродный баланс России // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 5. №2, С. 50–69.Горная энциклопедия URL. http://mining–enc.ru (дата обращения:19.07.2017).Джефферс Дж. 1981. Введение в системный анализ: применение в экологии. М.: Мир. 252 с.Иванова Е. Г., Доронина H. B., Троценко Ю. А. 2006. Аэробные метанотрофы как симбионты растений (Обзор) // Труды института микробиологии им С. Н. Виноградского. Вып. 13. К 100–летию открытия метанотрофии. М.: Наука. С. 264–284.Инишева Л. И., Кобак К. И., Турчинович И. Е. 2013. Развитие процесса заболачивания и скорость аккумуляции углерода в болотных экосистемах России // География и природные ресурсы. № 3. С. 60–68.Инишева Л. И., Юдина Н. В. Соколова В. И. 2013. Динамика углеродосодержащих соединений в водах олиготорфного болота // Вестник ТГПУ. №8 (136). C. 126–130.Инишева Л. И., Кобак К. И., Инишев И. Г. 2016. Заболачивание на Васюганском болоте // Презентация. Лаборатория «Агроэкология» ТГПУ. URL. http://ltorf.tspu.ru. (дата обращения:19.07.2017).Колюжный С. В., Данилович Д. А., Ножевникова А. Н. 1991. Анаэробная очистка сточных вод. М.: ВИНИТИ. Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология. Т. 29. 187 с.Смагин А. В. 2014. Спорные вопросы количественной оценки газовых потоков между почвой и атмосферой (к дискуссии между В. М. Глаголевым и А. В. Наумовым) // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 5. №2. С. 10–25.Степаненко В. М., Мачульская Е. Е., Глаголев М. В., Лыкосов В. Н. 2011. Моделирование эмиссии метана из озер зоны вечной мерзлоты // Физика атмосферы и океана. Т. 47. № 2. С. 275–288.Andren O. Katterer T. 1997. ICBM: The introductory carbon balance model for exploration of soil carbon balance // Ecological Application, V. 7. No. 4. P. 1226 – 1236.Aurela M., Laurila T., Tuovinen J–P. 2002. Annual CO2 balance of subarctic fen in northern Europe: Importance of the wintertime efflux // Journal of Geophysical Research. V. 107. No. D21. 4607. DOI: 10.1029/2002JD002055.Beltea L. R., Baird A. J. 2006. Beyond “the limits to peat bog growth”: cross–scale feedback in peatland development // Ecological Monographs. V. 76 (3). P. 299–322.Billett M. F., Palmer S. M., Hope D., Deacon C., Storeton–West R., Hargreves K. J., Flechard C., Fowlew D. 2004. Linking land–atmosphere–stream carbon fluxes in a lowland peatland system // Global Biogeochemical Cycles, V. 18. GB1024. DOI: 10.1029/2003GB002058.Borren W., Bleuten W, Lapshina E. D. 2004. Holocene peat carbon accumulation rates in the southern taiga of western Siberia // Quaternary Research, V. 61. P. 42–51.Clymo R. S. 1992. Models of peat growth // Suo, V. 43. No 4–5, P. 127–136.Conant R. T., Ryan M. G., Agren G. I., Birge H. E., Davidson E. A., Eliasson P. E., Evans S. E., Frey S. D, Giardina C. P., Hopkins F. M., Hyvonen R., Kirchbaum M. U. F., Lavallee J. M., Leifeld J., Parton W. J., Steinweg J. M., Wallenstein M. D., Wettersted J. A. M., Bradford M. A. 2011. Temperature and soil organic matter decomposition rates – synthesis of current knowledge and a way forward // Global Change Biology., V. 17. P. 3392–3404.DeLong E. F., Rosenberg E., Lory S., Stackebrandt E., Thompson F. 2013. The Prokaryotes: Prokaryotic Physiology and Biochemistry. N. Y.: Springer. 710 p.Kloblauch C., Beer C., Sosnin A., Wagner D., Pfeiffer E.–M. 2013. Predicting long–term carbon mineralization and trace gas production from thawing permafrost of Northern Siberia // Global Change Biology. V. 19. P. 1160–1172.Repo M. E., Huttunen J. T., Naumov A. V., Chichulin A. V., Lapshina E. D., Bleuten W., Martikainen P. J. 2007. Release of CO2 and CH4 from small wetland lakes in western Siberia // Tellus, V. 59B. P. 88–796.Sachs T., Giebels M., Boike J., Kutzbach L. 2010. Environmental controls on CH4 emission from polygonal tundra on the microsite scale in the Lena river delta, Siberia // Global Change Biology, V. 16. No 11, P. 3096 –3110.