Том 39, номер 07, статья № 11

Аннотация:

В настоящей работе представлена российская автоматическая камерная система КАСМ-8, предназначенная для долговременного высокочастотного мониторинга потоков диоксида углерода (CO₂) и метана (CH₄); описаны конструктивные особенности комплекса и методика измерений и обработки данных с фильтрацией выбросов и оценкой погрешностей. Апробация системы проведена в 2023–2024 гг. на карбоновом полигоне «Мухрино» (ХМАО–Югра) и стационаре «Васюганье» (Томская область) в грядово-мочажинных комплексах верховых болот. Полученные высокочастотные ряды данных (192 измерения в сутки) выявили фундаментальные различия в углеродном обмене между элементами микроландшафта: мочажины функционируют как нетто-поглотитель CO₂ (на полигоне «Мухрино» среднее NEE от -0,19 до -0,28 мкмоль × м^-2 × с^-1), а гряды являются его источниками (среднее NEE 0,17 мкмоль × м^-2 × с^-1); на стационаре «Васюганье» зафиксированы меньшая интенсивность поглощения CO₂ мочажинами и более высокие эмиссионные потоки с гряд. Обнаружена выраженная суточная, сезонная и межгодовая динамика потоков. Полученные результаты подтверждают надежность работы комплекса КАСМ-8 и могут использоваться при учете пространственной неоднородности болотных микроландшафтов для оценки углеродного баланса в рамках климатических проектов и создания систем долговременного мониторинга.

Ключевые слова:

парниковые газы, углеродный баланс, верховое болото, карбоновый полигон, грядово-мочажинный комплекс, камерные измерения, Мухрино, Васюганье, КАСМ-8

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / H. Lee, J. Romero (eds.). Geneva: IPCC, 2023. 184 p.
2. Limpens J., Berendse F., Blodau C., Canadell J.G., Freeman C., Holden J., Roulet N., Rydin H., Schaepman-Strub G. Peatlands and the carbon cycle: From local processes to global implications – a synthesis // Biogeosci. 2008. V. 5, N 5. P. 1475–1491. DOI: 10.5194/bg-5-1475-2008.
3. Yu Z., Loisel J., Brosseau D.P., Beilman D.W., Hunt S.J. Global peatland dynamics since the last glacial maximum // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37, N 13. L13402. DOI: 10.1029/2010GL043584.
4. Xu J., Morris P.J., Liu J., Holden J. PEATMAP: Refining estimates of global peatland distribution based on a meta-analysis // Catena. 2018. V. 160. P. 134–140. DOI: 10.1016/j.catena.2017.09.010.
5. Livingston G.P., Hutchinson G.L. Enclosure-based measurement of trace gas exchange: Applications and sources of error // Biogenic Trace Gases: Measuring Emissions from Soil and Water / P.A. Matson, R.C. Harriss (eds.). Oxford, UK: Blackwell Science, 1995. P. 14–51.
6. Краснов О.А., Максютов Ш.Ш., Глаголев М.В., Катаев М.Ю., Иноуэ Г., Надеев А.И., Шелевой В.Д. Автоматизированный комплекс «Flux-NIES» для измерения потоков метана и диоксида углерода // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 12. С. 1090–1097; Krasnov O.A., Maksutov S.S., Glagolev M.V., Kataev M.Yu., Inoue Gen., Nadeev A.I., Shelevoi V.D. Automated complex “Flux-NIES” for measurement of methane and carbon dioxide fluxes // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 12. P. 1090–1097.
7. Baldocchi D.D. Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide exchange rates of ecosystems: past, present and future // Glob. Change Biol. 2003. V. 9, N 4. P. 479–492. DOI: 10.1046/j.1365-2486.2003.00629.x.
8. Dyukarev E., Zarov E., Alekseychik P., Nijp J., Filippova N., Mammarella I., Filippov I., Bleuten W., Khoroshavin V., Ganasevich G., Meshcheryakova A., Vesala T., Lapshina E. The multiscale monitoring of peatland ecosystem carbon cycling in the middle taiga zone of Western Siberia: The Mukhrino Bog case study // Land. 2021. V. 10, N 8. P. 824. DOI: 10.3390/land10080824.
9. Kupriianova I.V., Kaverin A.A., Filippov I.V., Ilyasov D.V., Lapshina E.D., Logunova E.V., Kulyabin M.F. The main physical and geographical characteristics of the Mukhrino field station area and its surroundings // Environ. Dyn. Glob. Clim. Change. 2023. V. 13, N 4. P. 215–252. DOI: 10.18822/edgcc240049.
10. Dyukarev E.A., Veretennikova E.E., Sabrekov A.F., Kulik A.A., Zarov E.A. Methane and carbon dioxide fluxes correlation according to automatic chamber observations at the Mukhrino Bog ridge and hollow complex // Environ. Dyn. Glob. Clim. Change. 2024. V. 15, N 4. P. 276–288. DOI: 10.18822/edgcc636456.
11. Davidson E.A., Savage K., Verchot L.V., Navarro R. Minimizing artifacts and biases in chamber-based measurements of soil respiration // Agric. For. Meteorol. 2002. V. 113, N 1–4. P. 21–37. DOI: 10.1016/S0168-1923(02)00100-4.
12. Pumpanen J., Kolari P., Ilvesniemi H., Minkkinen K., Vesala T., Niinistö S., Lohila A., Larmola T., Morero M., Pihlatie M., Janssens I., Curiel Yuste J., Grünzweig J.M., Reth S., Subke J.-A., Savage K., Kutsch W., Østreng G., Ziegler W., Anthoni P., Lindroth A., Hari P. Comparison of different chamber techniques for measuring soil CO₂ efflux // Agric. For. Meteorol. 2004. V. 123, N 3–4. P. 159–176. DOI: 10.1016/j.agrformet.2003.12.001.
13. Lloyd J., Taylor J.A. On the temperature dependence of soil respiration // Funct. Ecol. 1994. V. 8, N 3. P. 315–323. DOI: 10.2307/2389824.
14. Juszczak R., Humphreys E., Acosta M., Michalak-Galczewska M., Kayzer D., Olejnik J. Ecosystem respiration in a heterogeneous temperate peatland and its sensitivity to peat temperature and water table depth // Plant Soil. 2013. V. 366, N 1–2. P. 505–520. DOI: 10.1007/s11104-012-1441-y.
15. Головацкая Е.А., Веретенникова Е.Э., Дюкарев Е.А. Потоки парниковых газов и депонирование углерода в олиготрофных торфяных почвах южной тайги Западной Сибири // Почвоведение. 2024. № 2. С. 226–236. DOI: 10.31857/S0032180X24020023.
16. Silvola J., Alm J., Ahlholm U., Nykanen H., Martikainen P.J. CO₂ fluxes from peat in boreal mires under varying temperature and moisture conditions // J. Ecol. 1996. V. 84, N 2. P. 219–228. DOI: 10.2307/2261357.
17. Zarov E.A., Jacotot A., Kulik A.A., Gogo S.S., Lapshina E.D., Dyukarev E.A. The carbon dioxide fluxes at the open-top chambers experiment on the ombrotrophic bog (Mukhrino field station) // Environ. Dyn. Glob. Clim. Change. 2022. V. 13, N 4. P. 194–201. DOI: 10.18822/edgcc168830.
18. Kulik A.A., Zarov E.A. The influence of the hydrometeorological factors on the CO₂ fluxes from the oligotrophic bog surface // Environ. Dyn. Glob. Clim. Change. 2024. V. 14, N 4. P. 249–263. DOI: 10.18822/edgcc624160.
19. Dyukarev E.A., Godovnikov E.A., Karpov D.V., Kurakov S.A., Lapshina E.D., Filippov I.V., Filippova N.V., Zarov E.A. Net ecosystem exchange, gross primary production and ecosystem respiration in ridge-hollow complex at Mukhrino bog // Geogr., Environ., Sust. 2019. V. 12, N 2. P. 227–244. DOI: 10.24057/ 2071-9388-2018-77.
20. Davydov D.K., Dyachkova A.V., Simonenkov D.V., Fofonov A.V., Maksutov S.S. Application of the automated chamber method for long-term measurements CO₂ and CH₄ fluxes from wetland ecosystems of the West Siberia // Environ. Dyn. Glob. Clim. Change. 2021. V. 12, N 1. P. 5–14. DOI: 10.17816/edgcc48700.
21. Keane J.B., Toet S., Ineson P., Weslien P., Klemedtsson L. Carbon flux response and recovery to drought years in a hemi-boreal peat bog between different vegetation types // EGU General Assembly Conference Abstracts. 2020. P. 13187. DOI: 10.5194/egusphere-egu2020-13187.
22. Artz R.R.E., Coyle M., Donaldson-Selby G., Morris R. Net carbon dioxide emissions from an eroding Atlantic blanket bog // Biogeochem. 2022. V. 159, N 2. P. 233– 250. DOI: 10.1007/s10533-022-00923-x.
23. Spiller A., Kallenbach C.M., Burnett M.S., Olefeldt D., Schulze C., Maranger R., Douglas P.M.J. Gradual drying of permafrost peat decreases carbon dioxide production in drier peat plateaus but not in wetter fens and bogs // Soil. 2025. V. 11, N 1. P. 371–379. DOI: 10.5194/egusphere-2024-2248.
24. Frolking S., Roulet N.T., Tuittila E., Bubler J.L., Quillet A., Talbot J., Richard P.J.H. A new model of holocene peatland net primary production, decomposition, water balance, and peat accumulation // Earth Syst. Dyn. 2010. V. 1, N 1. P. 1–21. DOI: 10.5194/ esd-1-1-2010.
25. Harenda K.M., Lamentowicz M., Samson M., Chojnicki B.H. The role of peatlands and their carbon storage function in the context of climate change // GeoPlanet: Earth Planet. Sci. Cham. 2018. P. 169–187. DOI: 10.1007/978-3-319-71788-3_12.
26. Ivanov D.G., Kotlov I.P., Minayeva T.Yu., Kurbatova Yu.A. Estimation of carbon dioxide fluxes on a ridge-hollow bog complex using a high resolution orthophotoplan // Nature Conserv. Res. 2021. V. 6, N 2. P. 16–28. DOI: 10.24189/ncr.2021.020.