Эмиссия метана в растительных сообществах мезоолиготрофного болота средней тайги

• Автор: Мигловец, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РОЛЬ БОЛОТ В ГЛОБАЛЬНОМ ПОТОКЕ МЕТАНА
1.1. Классификация и структура болот
1.2. Метан в углеродном цикле
болотных биогеоценозов
1.3. Эмиссия метана с поверхности
болот
ГЛАВА 2.ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА И ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Физико-географические условия
района исследования
2.2. Погодные условия в районе исследования
в годы наблюдений
2.3. Характеристика объекта исследований
2.3.1. Растительность болота Медла-Пэв-Нюр
2.3.2. Ботанический состав и степень разложения
торфа
2.3.3. Химический состав и уровень болотных вод
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ СКОРОСТИ ЭМИССИИ МЕТАНА С ПОВЕРХНОСТИ БОЛОТА И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
МАТЕРИАЛА
ГЛАВА.4. СУТОЧНАЯ И СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И СКОРОСТИ ЭМИССИИ МЕТАНА В РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВАХ МЕЗООЛИГОТРОФНОГО БОЛОТА СРЕДНЕЙ ТАЙГИ
4.1. Суточная и сезонная динамика микроклиматических параметров в периоды наблюдений
4.2. Суточная динамика скорости эмиссии метана
4.3. Сезонная динамика скорости эмиссии метана
ГЛАВА.5. РОЛЬ РАСТЕНИЙ В ТРАНСПОРТЕ МЕТАНА
В СИСТЕМЕ «БОЛОТО - АТМОСФЕРА»
ГЛАВА.6. ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ЭМИССИИ МЕТАНА В БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ
СЕВЕРНЫХ ШИРОТ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Болотные экосистемы являются естественными источниками поступления в атмосферу метана, который способен поглощать инфракрасное излучение в десятки раз активнее углекислого газа (ІРСС, 2001). По некоторым данным, удвоение СЕЦ в атмосфере может привести к повышению её температуры на 0.2-0.4°С (WDCGG, 2004). За последние 300 лет концентрация метана в атмосфере в результате деятельности человека возросла на 1.1 ppm (Бажин, 2000).
Общее выделение метана природными источниками с земной поверхности в атмосферу в год составляет 145 - 260 Тг в год. Вклад болот в общий поток СН4 в атмосферу оценен в 100 - 231 Тг год'1 (Climate Change...,2007).
Эмиссия (поток) метана с поверхности болот в атмосферу является результирующей двух основных процессов: 1) продукции метана
метаногенными археями и 2) поглощения его метанотрофами (Panikov et al., 2001). Важную роль в регуляции поступления метана в атмосферу играют физико-химические процессы в торфяной залежи.
Скорость выделения, поглощения (окисления) и транспорта метана в болотных биогеоценозах зависит от экологических факторов. Наиболее значимы для этих процессов температура воздуха и почвы (Roulet et al., 1993; Moore et al., 1994; Глаголев и др., 2010), влажность почвы и уровень болотных вод (McDonald, 1998; Heikkinen et al., 2002; Инишева, Сергеева, 2006; Глаголев и др., 2010), содержание углерода растворённых органических соединений (Charman et al., 1994; Kang, Freeman, 2002), а так же видовой состав и биомасса растений (Chanton et al., 1992; Schimel, 1995; Kutzbach et al., 2004; Глаголев, Смагин, 2006).
Поток метана с поверхности болот в атмосферу является важным звеном круговорота углерода в болотных биогеоценозах. По оценкам некоторых авторов за год с поверхности олиготрофных и мезотрофных болот
Финляндии может выделяться от 12.6 до 31 г СН4 м'2 в год (Huttunen et al., 2003; Rinne et al., 2007). Для олиготрофных и евтрофных болот США эти значения составили 0.2 - 76.3 г СН4 м'2 (Wilson et al., 1989; Shannon, White, 1994). Более низкие величины годовой эмиссии метана (0.068 - 18 г СН4 м'2) приведены в литературе для тундровых сообществ п-ова Ямал и Республики Коми (Неуег et al., 2002; Heikkinen et al., 2004), а так же сообществ черноольховых топей Тверской области - 0.53 - 0.8 г СН4 м'2 (Вомперский и др., 2000). Суммарное количество эмитируемого с поверхности болот в атмосферу метана на территории Западной Сибири составляет 3.20 Мт в год (Глаголев и др., 2010).
В связи с этим, для оценки роли болот конкретного региона в поддержании газового состава атмосферы требуется детальный анализ и учёт пространственных и временных вариаций потоков в разных типах болотных экосистем (Глаголев и др., 2010). В Республике Коми болота занимают около 8% территории. Типичными для республики являются: олиготрофные выпуклые грядово-мочажинные сфагновые, мезотрофные сфагновые, евтрофные пойменные болота, приуроченные к подзонам северной и средней тайги; аапа-болота, характерные для подзон крайнесеверной и северной тайги; крупнобугристые и плоскобугристые болота лесотундры (Лесное хозяйство..., 2000). Изучены метанотрофные микробные сообщества, встречающиеся в заполярной тундре (Берестовская и др., 2002), эмиссия метана в тундровых сообществах растений на территории республики (Heikkinen et al., 2002). Работы по изучению динамики метана в болотных биогеоценозах средней тайги европейского Северо-Востока единичны (Слободкин и др., 1992).
Цель и задачи исследования: Целью данной работы является количественная оценка эмиссии метана в растительных сообществах мезоолиготрофного болота средней тайги.
Задачи исследования:

160 дней для 2008 г. и 173 дня для 2011 г. (Агрометеорологический..., 2008, 2011).
Таблица
Сравнительная характеристика погодных условий для 3-х лет
наблюдений по станции Усть-Вымь
Год Месяц Параметры
Среднемесячная температура воздуха, °С Отклонение от нормы,°С Мин Макс Осадки, мм %% к норме
май 5.5 -1.3 -6 23 51
июнь 14.3 0.6 -1 30 48
2008 июль 18.6 2.3 8 31 42
август 13.3 -0.4 2 24 144
сентябрь 6.5 -1 -1 19 72
май 10.6 3.8 -4 27 39
июнь 15.9 2.2 3 31 26
2011 июль 19.4 3.1 3 34 35
август 12.4 -1.3 -1 26 54
сентябрь 8.9 1.4 2 19 83
май 8.4 1.6 -3 25 37
июнь 16.6 2.9 2 33 35
2013 июль 19 2.7 6 32 32
август 15.9 2.2 7 27 48
сентябрь 8.5 1 -2 20 36
Вегетационный период 2013 г. так же характеризовался высокими температурами и недобором осадков в летний период. С мая по сентябрь наблюдали превышение среднемесячной температуры над средней многолетней нормой на 1-3°С. Общая продолжительность вегетационного периода в 2013 г. составила 143 дня (Агрометеорологический..., 2013).
Таким образом, из трех лет наблюдений вегетационный период в 2008 г. был наиболее прохладным и влажным. 2011 и 2013 гг. характеризовались недобором осадков с мая по сентябрь и повышенной температурой воздуха.