resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)resar-743Research ArticleНауки о ЗемлеEarth sciencesПредварительный анализ запасов органического углерода и азота в породах ледового комплекса Центральной ЯкутииPreliminary Analysis of Stocks of Organic Carbon and Nitrogen in the Upper Part of the Ice Complex in Central YakutiaШепелевАндрей ГеннадиевичShepelevAndrey Gennadievich

ШЕПЕЛЕВ Андрей Геннадиевич – к.б.н., с.н.с., carbon-shag@yandex. ru; 

carbon-shag@yandex.ruСтаростинЕгор ВячеславовичStarostinEgor Vyacheslavovich

СТАРОСТИН Егор Вячеславович – аспирант, ev.starostin@s-vfu.ru;

ev.starostin@s-vfu.ruФёдоровАлександр НиколаевичFedorovAleksandr Nikolaevich

ФЁДОРОВ Александр Николаевич – к.г.н., в.н.с., fedorov@mpi.ysn.ru;

fedorov@mpi.ysn.ruМаксимовТрофим ХристофоровичMaximovTrofim Khristoforovich

МАКСИМОВ Трофим Христофорович – д.б.н., t.c.maximov@ibpc.ysn.ru.

t.c.maximov@ibpc.ysn.ruИнститут мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАНРоссияMelnikov Permafrost Institute SB RASRussian FederationИнститут биологических проблем криолитозоны СО РАН Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. АммосоваРоссияInstitute for Biological Problems of Cryolithozone SB RAS IREC BEST, North-Eastern Federal UniversityRussian FederationИнститут мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. АммосоваРоссияMelnikov Permafrost Institute SB RAS IREC BEST, North-Eastern Federal UniversityRussian Federation2016210320252123542Copyright © Шепелев А.Г., Старостин Е.В., Фёдоров А.Н., Максимов Т.Х., 20252025Шепелев А.Г., Старостин Е.В., Фёдоров А.Н., Максимов Т.Х.Shepelev A.G., Starostin E.V., Fedorov A.N., Maximov T.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/743

В статье обобщены данные по запасам органического углерода и азота многолетнемерзлых пород в различных регионах северного полушария. Установлено, что в регионах Аляски и Канады сосредоточено больше запасов органического углерода и азота (около 70,0 кг Сорг/м2 и 6,33 кг Nорг/м2)по сравнению с Северо-Восточной Сибирью (22,0 кг Сорг/м2 и 2,13 кг Nорг/м2). Проведены рекогносцировочные исследования запасов углерода и азота в глубинах более одного метра на ледовом комплексе Центральной Якутии. Показано, что в верхнем метре ледового комплекса депонировано 55,0% органического углерода от общих запасов его в почве, а во втором метре – 40,5% Сорг. В трехметровой толще зарегистрированы наименьшие запасы Сорг, около 29,0%. Суммарное количество запасов органического углерода и азота распределено в ряду: деятельный слой – защитный слой – многолетняя мерзлота. В условиях бореального пояса высокое отношение углерода к азоту способствует слабой минерализации и медленному разложению органического материала, находящегося в почве, что влияет на обогащение почвы азотом.

The paper summarizes the data on stocks of organic carbon and nitrogen in permafrost in different regions of the northern hemisphere. It was found that in the regions of Alaska and Canada there are more stocks of organic carbon and nitrogen in the permafrost (about 70.0 kg TOC/m2 and 6.33 kg N/m2) in comparison with the permafrost in North-Eastern Siberia (22.0 kg TOC/m2 and 2.13 kg N/m2). We conducted reconnaissance studies of carbon and nitrogen reserves in the depths of one meter at the ice complex in Central Yakutia. It was shown that in the upper meter of the ice complex it is deposited 55.0% of the organic carbon of the total reserves in the soil, and in the second meter 40.5% TOC. In the three-meter thickness the smallest stocks TOC are registered, which is about 29.0%. The total sum of stores of organic carbon and nitrogen is distributed in the line: an active layer a protective layer permafrost.

Under the conditions of the boreal zone a high ratio of carbon to nitrogen contributes to weak mineralization and slow decomposition of organic material in the soil, which affects the enrichment (accumulation) of soil with nitrogen.

органическое веществоуглеродазотзапасымноголетнемерзлая толщаorganic mattercarbonnitrogenstockspermafrostReferencesGrosse G. Vulnerability of high‐latitude soil organic carbon in North America to disturbance / G.Grosse, J.Harden, M.Turetsky // Journal of geophysical research. – 2011. – Vol. 116. – G00K06. – doi: 10. 1029/2010JG001507.Grosse G. Vulnerability of high‐latitude soil organic carbon in North America to disturbance / G.Grosse, J.Harden, M.Turetsky // Journal of geophysical research. – 2011. – Vol. 116. – G00K06. – doi: 10. 1029/2010JG001507.Hicks Pries C.E. Holocene carbon stocks and carbon accumulation rates altered in soils undergoing permafrost thaw / C.E Hicks Pries, E.A. Schuur, K.G. Crummer // Ecosystems. – 2012. – Vol. 15. – P. 162–173.Hicks Pries C.E. Holocene carbon stocks and carbon accumulation rates altered in soils undergoing permafrost thaw / C.E Hicks Pries, E.A. Schuur, K.G. Crummer // Ecosystems. – 2012. – Vol. 15. – P. 162–173.Bockheim J.G. Importance of cryoturbation in redistributing organic carbon in permafrostaffected soils // Soil Science Society of America. – 2007. – Vol. 71, № 1. – P. 1335–1342.Bockheim J.G. Importance of cryoturbation in redistributing organic carbon in permafrostaffected soils // Soil Science Society of America. – 2007. – Vol. 71, № 1. – P. 1335–1342.Kanevskiy M. Cryostratigraphy of late Pleistocene syngenetic permafrost (yedoma) in northern Alaska, Itkillik river exposure / Kanevskiy M., Shur Y., Fortier D. et al. // Quaternary research. – 2011. – Vol. 75. – P. 584–596.Kanevskiy M. Cryostratigraphy of late Pleistocene syngenetic permafrost (yedoma) in northern Alaska, Itkillik river exposure / Kanevskiy M., Shur Y., Fortier D. et al. // Quaternary research. – 2011. – Vol. 75. – P. 584–596.Kuhry P. Upscaling soil organic carbon estimates for the Usa Basin (Northeast European Russia) using GIS-based landcover and soil classification schemes / Kuhry P., Mazhitova G.G., Forest P.A. et al. // Geografisk Tidsskrift-Danish Journal of geography. – 2002. – Vol. 102, № 1. – P. 11–25.Kuhry P. Upscaling soil organic carbon estimates for the Usa Basin (Northeast European Russia) using GIS-based landcover and soil classification schemes / Kuhry P., Mazhitova G.G., Forest P.A. et al. // Geografisk Tidsskrift-Danish Journal of geography. – 2002. – Vol. 102, № 1. – P. 11–25.Hugelius G. High-resolution mapping of ecosystem carbon storage and potential effects of permafrost thaw in periglacial terrain, European Russian Arctic / Hugelius G. Virtanen T., Kaverin D. et al // Journal of geophysical research. – 2011. – Vol. 116. – G03024. – doi: 10. 1029/2010JG001606.Hugelius G. High-resolution mapping of ecosystem carbon storage and potential effects of permafrost thaw in periglacial terrain, European Russian Arctic / Hugelius G. Virtanen T., Kaverin D. et al // Journal of geophysical research. – 2011. – Vol. 116. – G03024. – doi: 10. 1029/2010JG001606.Matsuura Y. Carbon and nitrogen storage of mountain forest tundra soils in central and eastern Siberia / Y.Matsuura, A.P Abaimov, O.A Zyryanova et al. // Proceedings of the fifth symposium on the joint Siberian permafrost studies between Japan and Russia in 1996 / National Institute for Environmental Studies. – Tsukuba, 1997. – P. 95–99.Matsuura Y. Carbon and nitrogen storage of mountain forest tundra soils in central and eastern Siberia / Y.Matsuura, A.P Abaimov, O.A Zyryanova et al. // Proceedings of the fifth symposium on the joint Siberian permafrost studies between Japan and Russia in 1996 / National Institute for Environmental Studies. – Tsukuba, 1997. – P. 95–99.Мергелов Н.С. Процессы накопления органического вещества в минеральной толще мерзлотных почв приморских низменностей Восточной Сибири / Н.С. Мергелов, В.О. Таргульян // Почвоведение. – 2011. – № 3. – С. 275– 287.Мергелов Н.С. Процессы накопления органического вещества в минеральной толще мерзлотных почв приморских низменностей Восточной Сибири / Н.С. Мергелов, В.О. Таргульян // Почвоведение. – 2011. – № 3. – С. 275– 287.Strauss J. Grain-size properties and organiccarbon stock of yedoma ice complex permafrost from the Kolyma lowland, northeastern Siberia / J.Strauss, L.Schirrmeister, S.Wetterich et al. // Global biogeochemical cycles. – 2012. – Vol. 26 – GB3003. – doi: 10. 1029/2011GB004104.Strauss J. Grain-size properties and organiccarbon stock of yedoma ice complex permafrost from the Kolyma lowland, northeastern Siberia / J.Strauss, L.Schirrmeister, S.Wetterich et al. // Global biogeochemical cycles. – 2012. – Vol. 26 – GB3003. – doi: 10. 1029/2011GB004104.Честных О.В. Запасы органического углерода в почвах тундровых и лесотундровых экосистем / О.В. Честных, Д.Г. Замолодчиков, Д.В. Карелин // Экология. – 1999. – № 6. – С. 426–432.Честных О.В. Запасы органического углерода в почвах тундровых и лесотундровых экосистем / О.В. Честных, Д.Г. Замолодчиков, Д.В. Карелин // Экология. – 1999. – № 6. – С. 426–432.Tarnocai C. Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region / C.Tarnocai, J.G. Canadell ,E.A. Schuur et al. // Global biogeochemical cycles. – 2009. – Vol. 23. – GB2023. – doi: 10. 1029/2008GB003327.Tarnocai C. Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region / C.Tarnocai, J.G. Canadell ,E.A. Schuur et al. // Global biogeochemical cycles. – 2009. – Vol. 23. – GB2023. – doi: 10. 1029/2008GB003327.Карелин Д.В. Запасы и продукция углерода в фитомассе тундровых и лесотундровых экосистем России / Д.В. Карелин, Д.Г. Замолодчиков, Т.Г. Гильманов // Лесоведение. – 1995. – № 5. – С. 29–36.Карелин Д.В. Запасы и продукция углерода в фитомассе тундровых и лесотундровых экосистем России / Д.В. Карелин, Д.Г. Замолодчиков, Т.Г. Гильманов // Лесоведение. – 1995. – № 5. – С. 29–36.Ping C.L. Carbon stores and biogeochemical properties of soils under black spruce forest Alaska / C.L. Ping, G.J Michaleson, E.S Kane et al. // Soil Science Society of America. – 2010. – Vol. 74. – P. 969–978.Ping C.L. Carbon stores and biogeochemical properties of soils under black spruce forest Alaska / C.L. Ping, G.J Michaleson, E.S Kane et al. // Soil Science Society of America. – 2010. – Vol. 74. – P. 969–978.Запасы органического углерода в почвах России /Д.Г. Щепащенко, Л.В. Мухортова, А.З. Швиденко и др. // Почвоведение. – 2013. – № 2. – С. 123–132.Запасы органического углерода в почвах России /Д.Г. Щепащенко, Л.В. Мухортова, А.З. Швиденко и др. // Почвоведение. – 2013. – № 2. – С. 123–132.Десяткин Р.В. Почвообразование в термокарстовых котловинах-аласах криолитозоны. – Новосибирск: Наука, 2008. – 324 с.Десяткин Р.В. Почвообразование в термокарстовых котловинах-аласах криолитозоны. – Новосибирск: Наука, 2008. – 324 с.Фракционно-групповой состав гумуса почв тундровой зоны Евразии / Л.А. Фоминых, Б.Н. Золотарева, А.Л. Холодов, Л.Т. Ширшова // Криосфера Земли. – 2009. – Т. XIII, № 2. – С. 44–54.Фракционно-групповой состав гумуса почв тундровой зоны Евразии / Л.А. Фоминых, Б.Н. Золотарева, А.Л. Холодов, Л.Т. Ширшова // Криосфера Земли. – 2009. – Т. XIII, № 2. – С. 44–54.Содержание углерода в мерзлых отложениях Северо-Востока Якутии / Д.Г. Шмелев, Г.Н. Краев, А.А. Веремеева, Е.М. Ривкина // Криосфера Земли. – 2013. – T. XVII, № 3. – С. 50–59.Содержание углерода в мерзлых отложениях Северо-Востока Якутии / Д.Г. Шмелев, Г.Н. Краев, А.А. Веремеева, Е.М. Ривкина // Криосфера Земли. – 2013. – T. XVII, № 3. – С. 50–59.Anisimov O.A. Potential feedback of thawing permafrost to the global climate system through methane emission // Environ. Res. Lett. – 2007. – Vol. 2. – P. 7–15.Anisimov O.A. Potential feedback of thawing permafrost to the global climate system through methane emission // Environ. Res. Lett. – 2007. – Vol. 2. – P. 7–15.Соловьев П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. – М.: Изд-во АН СССР, 1959. – 143 с.Соловьев П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. – М.: Изд-во АН СССР, 1959. – 143 с.Мерзлотно-ландшафтная карта Якутской АССР. Масштаб 1:2 500 000 / под общ. ред. П. И. Мельникова. – М.: ГУГК, 1991. – 2 л.Мерзлотно-ландшафтная карта Якутской АССР. Масштаб 1:2 500 000 / под общ. ред. П. И. Мельникова. – М.: ГУГК, 1991. – 2 л.Фёдоров А.Н. Реакция мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии на современныеФёдоров А.Н. Реакция мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии на современныеизменения климата и антропогенные воздействия / А.Н. Фёдоров, П.Я. Константинов // География и природные ресурсы. – 2009. – № 2. – С. 56–62.изменения климата и антропогенные воздействия / А.Н. Фёдоров, П.Я. Константинов // География и природные ресурсы. – 2009. – № 2. – С. 56–62.Строение и абсолютная геохронология аласных отложений Центральной Якутии / Е.М. Катасонов, М.С. Иванов, Г.Г. Пудов и др. – Новосибирск: Наука, 1979. – 95 с.Строение и абсолютная геохронология аласных отложений Центральной Якутии / Е.М. Катасонов, М.С. Иванов, Г.Г. Пудов и др. – Новосибирск: Наука, 1979. – 95 с.Почвенно-географическое районирование СССР: в связи с сельскохозяйственным использованием земель. – М.: 1962. – 422 с.Почвенно-географическое районирование СССР: в связи с сельскохозяйственным использованием земель. – М.: 1962. – 422 с.Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. – М. : Агропромиздат, 1986. – 416 с.Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. – М. : Агропромиздат, 1986. – 416 с.Орлов Д.С. Химия почв. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. – 376 с.Орлов Д.С. Химия почв. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. – 376 с.Harden J. W. Field information links permafrost carbon to physical vulnerabilities of thawing / J.W. Harden, C.D. Koven, C.L. Ping et al. / Geophysical research letters. – 2012. – Vol. 39. – L15704. – doi: 10. 1029/2012GL051958.Harden J. W. Field information links permafrost carbon to physical vulnerabilities of thawing / J.W. Harden, C.D. Koven, C.L. Ping et al. / Geophysical research letters. – 2012. – Vol. 39. – L15704. – doi: 10. 1029/2012GL051958.Честных О.В. Общие запасы биологического углерода и азота в почвах лесного фонда России / О.В.Честных, Д.Г. Замолодчиков, А.И. Уткин // Лесоведение. – 2004. – № 4. – С. 30–42.Честных О.В. Общие запасы биологического углерода и азота в почвах лесного фонда России / О.В.Честных, Д.Г. Замолодчиков, А.И. Уткин // Лесоведение. – 2004. – № 4. – С. 30–42.Kuhry P. Characterisation of the permafrost carbon pool / P.Kuhry, G.Grosse, J.W. Harden et al. // Permafrost and periglacial processes. – 2013. – Vol. 24. – P. 146–155.Kuhry P. Characterisation of the permafrost carbon pool / P.Kuhry, G.Grosse, J.W. Harden et al. // Permafrost and periglacial processes. – 2013. – Vol. 24. – P. 146–155.Schuur E.A.G. Climate change and the permafrost carbon feedback / E.A.G. Schuur, A.D. McGuire, C.Schadel et al. // Nature. – 2015. – Vol. 520. – P. 171–179.Schuur E.A.G. Climate change and the permafrost carbon feedback / E.A.G. Schuur, A.D. McGuire, C.Schadel et al. // Nature. – 2015. – Vol. 520. – P. 171–179.Hugelius G. Estimated stocks of circumpolar permafrost carbon with quantified uncertainty ranges and identified data gaps / G.Hugelius, J.Strauss, S.Zubrzycki et al. // Biogeosciences. – 2014. – Vol. 11. – P. 6573–6593.Hugelius G. Estimated stocks of circumpolar permafrost carbon with quantified uncertainty ranges and identified data gaps / G.Hugelius, J.Strauss, S.Zubrzycki et al. // Biogeosciences. – 2014. – Vol. 11. – P. 6573–6593.Козловская Л.С. Динамика органического вещества в процессе торфообразования / Л.С. Козловская, В.М. Медведева, Н.И. Пьявченко. – Л.: Изд-во Наука, 1978. – 176 с.Козловская Л.С. Динамика органического вещества в процессе торфообразования / Л.С. Козловская, В.М. Медведева, Н.И. Пьявченко. – Л.: Изд-во Наука, 1978. – 176 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.