Moscow region’s swamp forests mapping for inventory of CH4 and CO2 fluxes.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Учет непостоянных источников метана и диоксида углерода, характеризующихся большой изменчивостью потоков в пространстве и/или во времени необходим для полноценной инвентаризации бюджета углерода в наземных экосистемах России. В статье представлена простейшая инвентаризация годовой эмиссии метана и диоксида углерода почвами заболоченных лесов Московской области, основанная на трехлетнем мониторинге потоков CH4 и CO2 и карты их распространения в рассматриваемом регионе, построенной на основе спутниковых данных Landsat-8. Суммарная площадь заболоченных лесов различной степени увлажнения в Московской области составила 292 249 га. Общая точность классификации составила 76%. Эмиссия метана из экосистем заболоченных лесов составила 0.25 (1Q – 0.02; 3Q – 1.45) МтСO2-экв в год, диоксида углерода 5.40 (1Q – 2.16; 3Q – 9.92) МтСO2 в год.

Об авторах

D. V. Ilyasov

Yugra State University, Khanty-Mansiysk

Автор, ответственный за переписку.
Email: d_ilyasov@ugrasu.ru

S. Y. Mochenov

Yugra State University, Khanty-Mansiysk

Email: d_ilyasov@ugrasu.ru

A. I. Rokova

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

Email: d_ilyasov@ugrasu.ru

M. V. Glagolev

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia;
Institute of Forest Science, Russian Academy of Sciences, Uspenskoe (Moscow region), Russia;
Yugra State University, Khanty-Mansyisk, Russia

Email: m_glagolev@mail.ru

I. V. Kupriianova

Yugra State University, Khanty-Mansiysk

Email: y_kupriyanova@ugrasu.ru

G. G. Suvorov

Yugra State University, Khanty-Mansiysk

Email: d_ilyasov@ugrasu.ru

A F Sabrekov

Yugra State University, Khanty-Mansiysk

Email: sabrekovaf@gmail.com
Россия

I. E. Terentieva

University of Calgary, Calgary, Canada

Email: d_ilyasov@ugrasu.ru

Список литературы

  1. Baisheva E.Z., Martynenko V.B., Mirkin B.M., Muldashev A.A., Shirokih P.S., Bikbaev I.G. 2015. Bolota Respubliki Bashkortostan kak ob’ekt pervostepennoj ohrany. Vestnik Akademii nauk Respubliki Bashkortostan. 20(3(79)): 5-13 (in Russian). [Баишева Э.З., Мартыненко В.Б., Миркин Б.М., Мулдашев А.А., Широких П.С., Бикбаев И.Г. 2015. Болота Республики Башкортостан как объект первостепенной охраны // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. Т. 20. №. 3 (79). С. 5-13.].
  2. Bartalev S.S. 2006. Evaluation of indicators of the state of forests in the Moscow region according to satellite research // Issledovano v Rossii, 948 (in Russian). [Барталев С.С. 2006. Оценка индикаторов состояния лесов Московской области по данным спутниковых наблюдений // Исследовано в России. Т. 948].
  3. Bykov D.L. 2011. ZhD. PROZAiK, Moscow, 673 pp. (in Russian). [Быков Д.Л. 2011. ЖД. М.: ПРОЗАиК. с. 673]
  4. Vompersky S.E., Sirin A.A., Tsyganova O.P., Valyaeva N.A., Maikov D.A. 2005. Peatlands and paludified lands of Russia: attempt of analyses of spatial distribution and diversity. Izvesfiya Rossiyskoj Akademii Nauk, Seriya geograficheskaya, 5: 39-50 (in Russian). [Вомперский С.Э., Сирин А.А., Цыганова О.П., Валяева Н.А., Майков Д.А. 2005. Болота и заболоченные земли России: попытка анализа пространственного распределения и разнообразия // Известия Российской академии наук. Т. 5. С. 39-50].
  5. Glagolev M.V. 2008. The emission of methane: ideology and methodology of «standard model» for Western Siberia. Environmental Dynamics and Global Climate Change, S1: 176-190 (in Russian). [Глаголев М.В. 2008. Эмиссия метана: идеология и методология «стандартной модели» для Западной Сибири // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. № S1. C. 176-190].
  6. Glagolev M.V. 2010. CH4 emission from bog soils of Western Siberia: from soil profile to region: dis. cand. biol. scences. Moscow, 212 pp. (in Russian). [Глаголев М.В. 2010. Эмиссия СН4 болотными почвами Западной Сибири: от почвенного профиля до региона: дисс. … канд. биол. наук., М. 212 c.].
  7. Glagolev M.V., Ilyasov D.V., Terentyeva I.E., Sabrekov A.F., Krasnov O.A., Maksyutov S.S. 2017. Methane and carbon dioxide fluxes in the waterlogged forests of Western Siberian southern and middle taiga subzones. Optika Atmosfery i Okeana, 30(4): 301-309 (in Russian). [Глаголев М.В., Ильясов Д.В., Терентьева И.Е., Сабреков А.Ф., Краснов О.А., Максютов Ш.Ш. 2017. Потоки метана и диоксида углерода в заболоченных лесах южной и средней тайги Западной Сибири // Оптика атмосферы и океана. Т. 30. № 4. С. 301-309].
  8. Grishutkin O.G., Vargot E.V., Silaeva T.B., Khapugin A.A., Chugunov G.G. 2013. Plant covering of marshs in Mordovia. Tomsk State Pedagogical University Bulletin, 8: 28-34 (in Russian). [Гришуткин О.Г., Варгот Е.В., Силаева Т.Б., Хапугин А.А., Чугунов Г. Г. 2013. Растительный покров болот Мордовии // Вестник Томского государственного педагогического университета. Т. 8. С. 28-34.].
  9. Gulev S.K., Kattsov V.M., Solomina O.N. 2008. Global warming continues. Bulletin of the Russian Academy of Sciences, 78(1): 20-27 (in Russian). [Гулев С.К., Катцов В.М., Соломина О.Н. 2008. Глобальное потепление продолжается // Вестник Российской Академии наук Т. 78. № 1. С. 20-27.].
  10. Zatsarinnaya D.V., Volkova E.M. 2011. The ecological features of plant communities of float karst mires in Tula region. Izvestiya Tula State University Natural Sciences, 1: 227-236 (in Russian). [Зацаринная Д.В., Волкова Е.М. 2011. Экологические особенности растительных сообществ сплавинных карстовых болот Тульской области // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. №. 1. С. 227-236.].
  11. Ivanov D.G., Tatarinov F.A., Kurbatova Yu.A. 2018. Soil respiration in swampy forests of the European part of Russia. Pochvy v biosphere, 246-250 pp. (in Russian). [Иванов Д.Г., Татаринов Ф.А., Курбатова Ю. А. 2018. Почвенное дыхание в заболоченных лесах европейской части России // Почвы в биосфере. С. 246-250.].
  12. Il’yasov D.V., Sirin A.A., Makarova L.Y., Bukin A.V., Korablina, N. E. 2019. GIS Mapping of Natural and Human-disturbed Peatlands in the Ryazan Oblast. Vestnik Ryazanskogo Gosudarstvennogo Agrotekhnologicheskogo Universiteta im. PA Kostycheva, 1(41) (in Russian). [Ильясов Д.В., Сирин А.А., Макарова Л.Ю., Букин А.B., Кораблина Н.Е. 2019. ГИС-картографирование торфяных болот и антропогенно измененных торфяников Рязанской области // Вестник РГАТУ. №. 1(41).].
  13. Vegetation map of the Union of Soviet Socialist Republics. Acad. sciences of the USSR. Botanical Institute, dep. Geobotany. URL: https://elib.rgo.ru/handle/123456789/234418 (in Russian). [Карта растительности Союза Советских Социалистических Республик / Акад. наук СССР. Ботанический ин-т, отд. Геоботаники URL: https://elib.rgo.ru/handle/123456789/234418 (In Russian) (Last accessed 24.05.2023)].
  14. Kuznetsov M.A., Bobkova K.S. 2014. Organic carbon fluxes in the system soil-phytocenosis of bilberry-sphagnum spruce forest in the middle taiga zone of the Komi republic. Russian Journal of Ecology, 45: 338-344 (in Russian). [Кузнецов М.А., Бобкова К.С. 2014. Потоки органического углерода в системе почва-фитоценоз ельника черничного сфагнового средней тайги Республики Коми // Экология. № 5. С. 338-345.].
  15. Ogureeva G.N., Miklyaeva I.M., Suslova E.L., SHvergunova L.V. 1996. Medium-scale (1:200,000) vegetation map of the Moscow region. Moscow State University M.V. Lomonosov, Moscow (in Russian). [Огуреева Г.Н., Микляева И.М., Суслова Е.Л., Швергунова Л.В. 1996. Среднемасштабная (1:200 000) карта растительности Московской области. М.: МГУ.].
  16. Osipov Yu.G., Kravets S.L. 2004. Great Russian Encyclopedia. Moscow, (22) (in Russian). [Осипов Ю.Г., Кравец С.Л. 2004. Большая Российская Энциклопедия. М.: Москва. Т. 22.].
  17. Suslova E.G. 2019. Forests of Moscow region. Ecosystems: ecology and dynamics, 3(1), 119-190 (in Russian). [Суслова Е.Г. 2019. Леса Московской области // Экосистемы: экология и динамика. Т. 3. №1. C. 119-190].
  18. Terentieva I.E., Filippov I.V., Sabrekov A.F., Glagolev M.V. 2021. Mapping waterlogged ecosystems of West Siberia using convolutional neural networks. In West Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present. Publishing house of Tomsk University, Tomsk, pp. 92-94 (in Russian). [Терентьева И.Е., Филиппов И.В., Сабреков А.Ф., Глаголев М.В. 2021. Использование сверточных нейронных сетей для картографирования переувлажненных экосистем западной Сибири // Западно-Сибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее. С. 92-94.].
  19. Usova L.E. 2009. A practical guide to landscape interpretation of aerial photographs of various types of wetlands in Western Siberia. Nestor-Istoriya, Saint-Petersburg (in Russian). [Усова Л.И. 2009. Практическое пособие по ландшафтному дешифрированию аэрофотоснимков различных типов болот Западной Сибири. Спб.: Нестор-История.].
  20. Ambus P., Christensen S. 1995. Spatial and seasonal nitrous oxide and methane fluxes in Danish forest-, grassland-, and agroecosystems. American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, and Soil Science Society of America, 24(5): 993-1001.
  21. Aronson E.L., Vann D.R., Helliker B.R. 2012. Methane flux response to nitrogen amendment in an upland pine forest soil and riparian zone. J. Geophys. Res. 117(G3).
  22. Christiansen J.R., Levy-Booth D., Prescott C.E., Grayston S.J. 2017. Different soil moisture control of net methane oxidation and production in organic upland and wet forest soils of the Pacific coastal rainforest in Canada. Canadian Journal of Forest Research, 47(5): 628-635.
  23. Davydov D.K., Dyachkova A.V., Simonenkov D.V., Fofonov А.V., Maksutov S.S. 2021. Application of the automated chamber method for longterm measurements CO2 and CH4 fluxes from wetland ecosystems of the West Siberia. Environmental Dynamics and Global Climate Change, 12(1): 5-14.
  24. Drösler M., Verchot L.V., Freibauer A., Pan G., Evans C.D., Borbonniere R.A., Alm J.P., Page S., Agus F., Hergoualc'h K., Couwenberg J., Jauhiainen J., Sabilam S., Wang C. 2014. Drained inland organic soils (Chapter 2). In IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Wetlands, (T. Hiraishi, T. Krug, K. Tanabe, N. Srivastava, J. Baasansuren, M.Fukuda, T.G.Troxler, eds.).
  25. Glagolev M.V., Ilyasov D.V., Terentieva I.E., Sabrekov A.F., Mochenov S.Yu, Maksutov S.S. 2018. Methane and carbon dioxide fluxes in the waterlogged forests of south and middle taiga of Western Siberia. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, (138): 012005.
  26. Global lakes and wetlands database URL: https://www.worldwildlife.org/pages/global-lakes-and-wetlands-database (Last accessed 24.05.2023).
  27. Glukhova T.V., Ilyasov D.V., Vompersky S.E., Golovchenko A.V. 2021. Soil respiration in alder swamp in southern taiga of European Russia depending on microrelief. Forests. 12(4): 496. https://doi.org/10.3390/f12040496
  28. Glukhova T.V., Ilyasov D.V., Vompersky S.E., Suvorov G.G., Golovchenko A.V., Manucharova N.A., Stepanov A.L. 2022. Spatio-Temporal Variability of Methane Fluxes in Boreo-Nemoral Alder Swamp (European Russia). Forests, 13(8): 1178.
  29. Gulledge J., Schimel J.P. 2000. Controls on soil carbon dioxide and methane fluxes in a variety of taiga forest stands in interior Alaska. Ecosystems, 3(3): 269-282.
  30. Hoegh-Guldberg O., Jacob D., Taylor M., Guillén Bolaños T., Bindi M., Brown S., Camilloni I. A., Diedhiou A., Djalante R., Ebi K., Engelbrecht F., Guiot J., Hijioka Y., Mehrotra S., Hope C.W., Payne A. J., Pörtner H.-O., Seneviratne S.I., Thomas A., Warren R., Zhou G. 2019. The human imperative of stabilizing global climate change at 1.5 C. Science, 365(6459).
  31. Hutchinson G.L., Mosier A.R. 1981. Improved soil cover method for field measurement of nitrous oxide fluxes. Soil Science Society of America Journal, 45(2): 311-316.
  32. Kahaner D., Moler C., Nash S. 1989. Numerical methods and software. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ., 495 pp.
  33. Kelly C.A., Chynoweth D.P. 1981. The contributions of temperature and of the input of organic matter in controlling rates of sediment methanogenesis. Limnology and Oceanography, 26(5): 891-897.
  34. Koskinen M., Maanavilja L.M., Nieminen M., Minkkinen K., Tuittila E.S. 2016. High methane emissions from restored Norway spruce swamps in southern Finland over one growing season. Mires and Peat, 17(02).
  35. Kotlov I., Chernenkova T. 2020. Modeling of Forest Communities’ Spatial Structure at the Regional Level through Remote Sensing and Field Sampling: Constraints and Solutions. Forests, 11(10): 1088.
  36. Matthews E., Fung I. 1987. Methane emission from natural wetlands: Global distribution, area, and environmental characteristics of sources. Global biogeochemical cycles, 1: 61-86.
  37. Megonigal J.P., Hines M.E., Visscher P.T. 2004. Anaerobic metabolism: Linkages to trace gases and aerobic processes. Biogeochemistry, 8(10): 317-424.
  38. Mitsch W.J., Bernal B., Nahlik A.M., Mander Ü., Zhang L., Anderso C.J., Jørgensen S.E., Brix H. 2013. Wetlands, carbon, and climate change. Landscape Ecology, 28: 583–597.
  39. Mochenov S.Yu., Churkina A.I., Sabrekov S.F., Glagolev M.V., Il’yasov D.V., Terentieva I.E., Maksyutov S.S. 2018. Soils in seasonally flooded forests as methane sources: A case study of West Siberian South taiga. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 138: 012012.
  40. Moore T.R., Knowles R. 1990. Methane emissions from fen, bog and swamp peatlands in Quebec. Biogeochemistry, 11(1): 45-61.
  41. Moore P.D. 2002. The future of cool temperate bogs. Environmental conservation, 29(1): 3-20.
  42. Runkov R.A. Spatial variability of methane emissions from soils of wet forests: a brief review. Environmental Dynamics and Global Climate Change, (in press).
  43. Sabrekov A.F., Glagolev M.V., Alekseychik P.K., Smolentsev B.A., Terentieva I.E., Krivenok L.A., Maksyutov S.S. 2016. A process-based model of methane consumption by upland soils. Environmental Research Letters, 11(7): 075001.
  44. Sabrekov A.F., Glagolev M.V., Kleptsova I.E., Machida T., Maksyutov S.S. 2013. Methane Emission from Mires of the West Siberian Taiga. Eurasian Soil Science, 46(12): 1182-1193.
  45. Sari I.L., Weston C.J., Newnham G.J., Volkova L. 2021. Estimating land cover map accuracy and area uncertainty using a confusion matrix: A case study in Kalimantan, Indonesia. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 914(1): 012025.
  46. Shoemaker J.K., Keenan T.F., Hollinger D.Y., Richardson A.D. 2014. Forest ecosystem changes from annual methane source to sink depending on late summer water balance. Geophysical Research Letters, 41(2): 673-679.
  47. Stehman, S.V. 2004. A critical evaluation of the normalized error matrix in map accuracy assessment. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 70(6): 743-751.
  48. Taylor K.E., Penner J.E. 1994. Response of the climate system to atmospheric aerosols and greenhouse gases. Nature, 369(6483): 734-737.
  49. Terent’eva I.E., Sabrekov A.F., Glagolev M.V., Lapshina E.D., Smolentsev B.A., Maksyutov S.S. 2017. A new map of wetlands in the southern taiga of the West Siberia for assessing the emission of methane and carbon dioxide. Water resources, 44(2): 297-307.
  50. Terentieva I.E., Sabrekov A.F., Ilyasov D.V., Ebrahimi A., Glagolev M.V., Maksyutov S.S. 2019. Highly dynamic methane emission from the West Siberian boreal floodplains. Wetlands, 39(2): 217-226.
  51. Torga R., Mander U., Soosaar K., Kupper P., Tullus A., Rosenvald K., Ostonen I., Kutti S., Jaagus J., Sober J., Maddison M., Kaasik A., Lohmus K. 2017. Weather extremes and tree species shape soil greenhouse gas fluxes in an experimental fast-growing deciduous forest of air humidity manipulation. Ecological Engineering, 106: 369-377.
  52. Ullah S., Moore T.R. 2011. Biogeochemical controls on methane, nitrous oxide, and carbon dioxide fluxes from deciduous forest soils in eastern Canada. J. Geophys. Res., 116: G03010.
  53. Van Huissteden J., Maximov T.C., Dolman A.J. 2005. High methane flux from an arctic floodplain (Indigirka lowlands, eastern Siberia). Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 110(G2): 06956.
  54. Vasconcelos S.S., Zarin D.J., Capanu M., Littell R., Davidson E.A., Ishida F.Y., Santos E.B., Araújo M.M., Aragão D.V., Rangel-Vasconcelos L.G.T., de Assis Oliveira F., McDowell W.H., de Carvalho C.J.R. 2004. Moisture and substrate availability constrain soil trace gas fluxes in an eastern Amazonian regrowth forest. Global Biogeochemical Cycles, 18: GB2009. https://doi.org/10.1029/2003GB002210
  55. Vermote E., Tanré D., Deuzé J.L., Herman M., Morcrette J. J., Kotchenova S.Y. 2006. Second simulation of a satellite signal in the solar spectrum-vector (6SV). 6S User Guide Version, 3(2): 1-55.
  56. Whalen S.C., Reeburgh W.S., Kizer K.S. 1991. Methane consumption and emission by taiga. Global Biogeochemical Cycles. 5(3): 261-273.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Ilyasov D.V., Mochenov S.Y., Rokova A.I., Glagolev M.V., Kupriianova I.V., Suvorov G.G., Sabrekov A.F., Terentieva I.E., 2023

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