АГРОХИМИЯ, 2008, № 5, с. 46-58
Агроэкология
УДК 631.433.53:631.445.12(571.16)
ЛЕТНЕ-ОСЕННЯЯ ЭМИССИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА И МЕТАНА
ОСУШЕННЫМИ ТОРФЯНИКАМИ, ИЗМЕНЕННЫМИ ПРИ ХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ, И ЕСТЕСТВЕННЫМИ БОЛОТАМИ (НА ПРИМЕРЕ УЧАСТКА ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ)*
© 2008 г. М. В. Глаголев, М. В. Чистотин1, Н. А. Шнырев, А. А. Сирин2
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения 119899 Москва, Ленинские горы, Россия E-mail: o_ruhovich@mail.ru; shnyrevn@list.ru всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова 127550 Москва, ул. Прянишникова, 31а, Россия E-mail: chistotinmv@yahoo.com 2Институт лесоведения РАН 143030 Успенское, Одинцовский р-н, Московская обл., Россия E-mail: sirin@proc.ru Поступила в редакцию 10.08.2007 г.
Оценено влияние осушения и освоения болот на эмиссию диоксида углерода и метана по данным измерений камерным методом, проведенных в летне-осенние периоды 2003-2005 гг. на юге Томской обл. Исследования охватывали торфяники, осушенные для нужд сельского хозяйства (пашня и залежь), освоенные для добычи торфа (участки, не используемые в настоящее время и ранее рекультивированные под лесные культуры, сенокосы и пастбища), широкий спектр неосушенных верховых, переходных и низинных болот, гари разного возраста. Статистический анализ большого числа измерений свидетельствует о более значительной эмиссии диоксида углерода из используемых торфяников по сравнению с неосушенными болотами. При этом для части осушенных объектов характерна значительная эмиссия метана, которая дополнительно усиливается за счет интенсивного потока из мелиоративных каналов.
ВВЕДЕНИЕ
Торфяные почвы - важный источник и сток углеродсодержащих атмосферных газов, поток которых существенно меняется в зависимости от природы болот и характера их трансформации при хозяйственном использовании. Торфяные болота способствуют долговременному изъятию С02 из атмосферы, связывая углерод в торфе. В то же время они являются одним из главных природных источников метана - парникового газа, превышающего по потенциалу глобального потепления диоксид углерода в 21 раз (при 100-летнем сроке осреднения парникового эффекта). Поэтому для оценки влияния торфяных болот и последствий их хозяйственного использования на газовый состав атмосферы и климат необходим сопряженный анализ потоков, по крайней мере, двух основных парниковых газов - С02 и СН4.
* Работа выполнена при финансовой поддержке ЮНЕП/ГЭФ (GF/270-03*4650; PMS: GF/1030-30-01), РФФИ (проект < 04-05-64861), базового проекта НИР Министерства природных ресурсов РФ 2M4-15.
С природным разнообразием болот и их внутренней разноуровневой пространственной неоднородностью (массивы, микроландшафты, микрорельеф и пр.) связаны существенные различия в эмиссии парниковых газов. Пространственная неопределенность усиливается временными вариациями потока, включая сезонные, внутрисезон-ные и суточные [1]. Поэтому вклад естественных болот в эмиссию парниковых углеродсодержащих газов до сих пор определен недостаточно точно.
Наибольшую озабоченность вызывает недостаток данных о влиянии осушения и хозяйственного использования торфяников на поток диоксида углерода и метана, хотя именно для освоенных торфяников реализация мер разумного использования и охраны [2] позволяет учесть и минимизировать отрицательные последствия для климата. Антропогенно измененные торфяные почвы и используемые торфяники являются предметом особого внимания в системе национального учета источников парниковых газов согласно Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК),
объектом потенциального рассмотрения Киот-ского протокола (КП). Исследований, посвященных изучению потока парниковых С-газов из хозяйственно нарушенных торфяников, немного: ряд работ рассматривает объекты лесоосушения [3, 4], меньшая часть как зарубежных [5-7], так и отечественных [8-13] работ касается площадей сельскохозяйственного осушения, а также осушенных и освоенных для добычи торфа. Большая часть исследований была направлена на изучение конкретных торфяников без анализа выборки по объектам разной природы и характера воздействия.
Оценка участия болот в эмиссии парниковых уг-леродсодержащих газов особенно важна для нашей страны, где торфяные болота, согласно данным земельного учета, составляют более 8% площади [14], а вместе с заболоченными мелкооторфован-ными землями - около 22% территории [15, 16]. Значительные площади болот, особенно в Европейской части России и на юге Западной Сибири, были освоены. Наиболее масштабное использование торфяных болот в России связано с сельским хозяйством. Из 5.1 млн. га осушенных для нужд сельского хозяйства земель значительную часть занимают оторфованые площади [14], используемые под сенокосы, пастбища, для выращивания зерновых и овощных культур, хотя в последнее время многие из них заброшены, заболачиваются и зарастают. В различном состоянии находятся также выработанные (согласно нормативным правилам там сохранен небольшой слой торфа), а также оставленные недовыработанными в начале 90-х гг. и частично переданные в земли других категорий торфоразработки, официальная оценка площадей которых земельным кадастром в 240 тыс. га явно занижена. В разном состоянии находится более 3 млн. га болот и заболоченных земель, осушенных в стране для лесного хозяйства [14].
Значительный вклад в эмиссию парниковых газов вносят болота Западной Сибири - крупнейшего болотного региона планеты. На юге региона расположена Томская обл., характеризующаяся очень высокой заторфованностью - 35.6% [17]. Именно в Томской обл. находится большая часть Большого Васюганского болота - одного из наиболее значительных по площади болотных массивов на планете. Благоприятные условия юга области и сильная заболоченность стали причиной активного и разностороннего использования болот и торфяных ресурсов.
Значительная часть натурных измерений потока диоксида углерода и метана из торфяных почв в нашей стране, по крайней мере в ее азиатской части, также связана с Томской обл., с системой Большого Васюганского болота. Преимущественно они выполнялись на двух участках [18-20], в некоторых случаях вовлекались 3-4 объекта
[21, 22], а массовые измерения были начаты лишь в последние годы [10, 11]. Измерения проводились в основном разово, хотя была установлена [23-26] зависимость эмиссии от факторов окружающей среды (уровня болотных вод, влажности и температуры почвы и др.), существенно изменяющихся во времени. Во всех исследованиях рассматривались естественные (мало нарушенные человеком) болота.
Целью работы было получение предварительных оценок потоков диоксида углерода и метана между атмосферой и осушенными болотами, использовавшимися ранее и используемыми в настоящее время в сельском и лесном хозяйстве и для добычи торфа, а также сравнение антропогенно измененных торфяников с характерными естественными болотами региона. Отдельное внимание было уделено болотным гарям - одному из наиболее распространенных и масштабных последствий внешних, преимущественно антропогенных [27] воздействий на болота. В настоящей работе рассматриваются результаты наблюдений 2003-2005 гг.; сделана попытка на основании статистического анализа относительно большого числа наблюдений оценить характер и степень возможного влияния основных видов хозяйственного использования торфяников на эмиссию основных углеродсодержащих парниковых газов в наиболее активный в этом отношении летне-осенний период.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Измерения проводили в более чем 70 точках, расположенных на юге Томской обл. (в Бакчар-ском и Шегарском р-нах), удаленных на 70-220 км на запад от Томска. Объекты исследования включали торфяники, осушенные для нужд сельского хозяйства (посевы зерновых и залежь), осушенные и освоенные для добычи торфа (участки, не используемые в настоящее время и ранее рекультивированные под лесные культуры, сенокосы и пастбища), а также широкий спектр неосушенных верховых, переходных и низинных болот, включавших открытые (в т.ч. топяные) и облесенные участки, гари разного возраста. Участки измерений располагались на нескольких болотных массивах и осушенных торфяниках (рис.1).
"Обское" (56°33,09' с.ш.; 84°06,53' в.д.) - болото на левобережной пойме р. Обь. Измерения проводили на сильно обводненном участке с преобладанием осок и древесным ярусом из березы и ивы высотой до 5 м.
"Гусево" (56°52,92' с.ш.; 84°01,14' в.д.) - торфяник, осушенный для добычи торфа, расположенный на левобережной второй надпойменной террасе р. Обь, в 0.5 км к югу от д. Гусево. Максимальная отмеченная мощность торфяной залежи
Рис. 1. Расположение объектов исследования. Цифрами обозначены естественные (малонарушенные) болота и освоенные торфяники, где располагались участки измерений эмиссии: 1 - "Обское", 2 - "Гусево", 3 - "55 км", 4 - "Пойма р. Икса", 5 - "Ближнее", 6 - "Правое", 7 - "Карагайское", 8 - "Бакчарское", 9 - "Гавриловское", 10 - "Богатыревка".
до осушения более 2 м, торфа низинные (древесные, древесно-осоковые и осоковые), степень разложения (Я) 35-40%. Современная мощность залежи на участках измерений составляет 0.5-2 м, рНкс1 5.8-7.6. После завершения добычи торфа часть торфяника используется под сенокос и пастбище, остальные площади заброшены и заняты травянистой рудеральной растительностью или молодым лесом. Измерения проводили на пастбищных и сенокосных участках, на неиспользуемых участках бывших торфоразработок, в дренажных каналах.
"55 км" (56°51,91' с.ш.; 83°16,96' в.д.) - болотная гарь примерно в 15 км к востоку от пос. Плот-никово, узкая часть Иксинского болотного массива, протянувшегося в меридиональном направлении по междуречью рек Шегарка и Икса. Гарь 1998 г. по верховому болоту, рНкс1 3.9-4.5, в настоящее время поросшая березняком и ивняком высотой 1-2 м с подростом сосны.
"Поймар. Икса" (56°51,32' с.ш.; 83°04,45' в.д.) -заболоченные участки в пойме и на склоне террасы по правому берегу реки, на окраине пос. Плот-никово.
"Ближнее" (56°50,85' с.ш.; 83°04,35' в.д.) - переходное болото в староречье по левому берегу р. Икса, примерно в 1 км к ю
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.