Анализ запасов углерода в подстилке и почве Приленского плато

Проведена верификация запасов углерода в подстилке и почве в высокопродуктивных лесах Приленского плато с использованием общепринятых методов общей биологии, ландшафтоведения и мерзлотоведения. Объектами исследований послужили лиственнично-березовые и сосново-лиственничные леса, произрастающие на сплошной мерзлоте, включая долголетнюю залежь. В отличие от лесных фаций залежь утратила органический углерод из почвы в результате освоения ресурсов лесного фонда до 83 % в толще 30 см. Запасы общего органического углерода (TOC) в лесной подстилке варьировали от 17 до 35 кг/м² . Почвенные запасы TOC в слое 0–30 см лиственнично-березового разнотравно-брусничного леса составили 19,57 кг/м² , в 1 м – 26,79 и 2 м – 34,98 кг/м² . На участке сосново-лиственничного брусничного леса аналогичные показатели уменьшались до 9,28, 15,41 и 18,91 кг/м² и в залежи – 3,37, 6,35 и 8,91 кг/м² соответственно. Запасы неорганического углерода в лиственнично-березовом лесу в деятельном слое составили 3,46 кг/м² , сосново-лиственничном брусничном лесу – 5,81 и в залежи – 4,35 кг/м² . Леса Юго-Восточной Якутии как неотъемлемая часть планетарного резервуара углерода могут лишиться функции накапливать биогенные вещества при антропогенной нагрузке. Данная работа является начальным этапом долгосрочных исследований для систематизации пулов углерода в репрезентативных мерзлотных ландшафтах Якутии и по выявлению закономерностей изменения углерода в различных природно-климатических зонах.

1. Wang J., Wilson R.S., Aristilde L. Electrostatic coupling and water bridging in adsorption hierarchy of biomolecules at water–clay interfaces. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2024;121(7):e2316569121. https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121

2. Zubrzycki S., Kutzbach L., Grosse G., et al. Organic carbon and total nitrogen stocks in soils of the Lena River Delta. Biogeosciences. 10(6):3507–3524, https://doi.org/10.5194/bg-10-3507-2013

3. Zubrzycki S., Kutzbach L., Pfeiffer E.-M. Permafrost-affected soils and their carbon pools with a focus on the Russian Arctic. Solid Earth. 2014;5(2):595–609. https://doi.org/10.5194/se-5-595-2014

4. Chestnykh O.V., Grabovskiy V.I., Zamolodchikov D.G. Estimate of the soil carbon stock of forested regions in russia using databases of soil properties. Contemporary Problems of Ecology. 2022;15:731–740. https://doi.org/10.1134/S1995425522070071

5. Schuur E.A.G. Abbott B.W., Commane R., et al. Permafrost and climate change: carbon cycle feedbacks from the warming Arctic. The Annual Review of Environment and Resources. 2022;47:343–371. https://doi.org/10.1146/annurev-environ-012220-011847

6. Siewert M.B., Hanisch S., Weiss N. Comparing carbon storage of Siberian tundra and taiga permafrost ecosystems at very high spatial resolution. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 120(10):1973– 1994. https://doi.org/10.1002/2015JG002999

7. Schepaschenko D.G., Mukhortova L.V., Shvidenko A.Z., et al. The pool of organic carbon in the soils of Russia. Eurasian Soil Science. 2013;46(2):107–116. https://doi.org/10.1134/S1064229313020129

8. Шепелев А.Г., Старостин Е.В., Федоров А.Н., Максимов Т.Х. Предварительный анализ запасов органического углерода и азота в породах ледового комплекса Центральной Якутии. Наука и образование. 2016;82(2):35–42.

9. Shepelev A.G., Fedorov A., Kizyakov A., et al. Sub-surface carbon stocks in northern taiga landscapes exposed in the Batagay Megaslump, Yana Upland, Yakutia. Land. 2020;9(9):305. https://doi.org/10.3390/land90903058.

10. Десяткин Р.В., Оконешникова М.В., Десяткин А.Р. Почвы Якутии. Якутск: Бичик; 2009. 64 с.

11. Iwasaki S., Hatano R., Desyatkin A.R., et al. Carbon stock estimation and changes associated with thermokarst activity, forest disturbance, and land use changes in Eastern Siberia. Geoderma Regional. 2018;14:e00171. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2018.e00171

12. Lopez C.M.L., Hatano R., Guggenberger G., et al. Forest Fires Effects on Carbon Stocks and Soil chemistry in Central Yakutia, Eastern Siberia. Journal of Eurasian Research. 2012;15(1):9–17.

13. Shestakova A.A., Fedorov A.N., Torgovkin Y.I., et al. Mapping the main characteristics of permafrost on the basis of a permafrost-landscape map of Yakutia using GIS. Land. 2021;10(5):462. https://doi.org/10.3390/land10050462

14. Windirsch T., Grosse G., Ulrich M., et al. Organic carbon characteristics in ice-rich permafrost in alas and Yedoma deposits, central Yakutia, Siberia. 2020;17(14):3797–3814. https://doi.org/10.5194/bg-17-Biogeosciences.3797-2020

15. Boike J., Kattenstroth B., Abramova K., et al. Baseline characteristics of climate, permafrost and land cover from a new permafrost observatory in the Lena River Delta, Siberia (1998–2011). Biogeosciences. 2013; 10(3).2105–2128. https://doi.org/10.5194/bg-10-2105-2013

16. Boike J., Nitzbon J., Anders K., et al. A 16-year record (2002–2017) of permafrost, active-layer, and meteorological conditions at the Samoylov Island Arctic permafrost research site, Lena River delta, northern Siberia: an opportunity to validate remote-sensing data and land surface, snow, and permafrost models. Earth System Science Data. 2019;11(1): 261–299. https://doi.org/10.5194/essd-11-261-2019

17. Faucherre S., Jørgensen C.J., Blok D., et al. Short and long-term controls on active layer and permafrost carbon turnover across the Arctic. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2018;123(2):372– 390. https://doi.org/10.1002/2017JG004069

18. Jenrich M., Angelopoulos M., Grosse G., et al. Thermokarst lagoons: A core-based assessment of depositional characteristics and an estimate of carbon pools on the Bykovsky Peninsula. Frontiers in Earth Science. 2021;9:637899. https://doi.org/10.3389/feart.2021.637899

19. Loranty M.M., Natali S.M., Berner L.T., et al. Siberian tundra ecosystem vegetation and carbon stocks four decades after wildfire. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2014;119(11):2144–2154. https://doi.org/10.1002/2014jg002730

20. Palmtag J., Obu J., Kuhry P., et al. A high spatial resolution soil carbon and nitrogen dataset for the northern permafrost region based on circumpolar land cover upscaling. Earth System Science Data. 2022;14(9):4095– 4110. https://doi.org/10.5194/essd-14-4095-2022

21. Schiedung M., Bellè S.-L., Malhotra A., Abiven S. Organic carbon stocks, quality and prediction in permafrost-affected forest soils in North Canada. Catena. 2022; 213:106194. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106194

22. Шмелев Д.Г., Краев Г.Н., Веремеева А.А., Ривкина Е.М. Содержание углерода в мерзлых отложениях Северо-Востока Якутии. Криосфера Земли. 2013;17(3): 50–59.

23. Gentsch N., Mikutta R., Alves R.J.E., et al. Storage and transformation of organic matter fractions in cryoturbated permafrost soils across the Siberian Arctic. Biogeosciences. 2015;12(14):4525–4542. https://doi.org/10.5194/bg-12-4525-2015

24. Оконешникова М.В., Лессовая С.Н., Десяткин Р.В. Почвы лиственничных лесов стационаров «Спасская падь» и «Элгээйи» (Центральная Якутия). Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2018; 25(3):71–79. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2018-25-3-71-79

25. Федоров А.Н. Мерзлотные ландшафты Якутии: методика выделения и вопросы картографирования. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР; 1991. 140 с.

26. Баулин В.В., Дубиков Г.И., Аксенов В.И. и др. Геокриологический словарь. М.: ГЕОС, 2003. 140 с.

27. Fedorov A.N., Vasilyev N.F., Torgovkin Y.I., et al. Permafrost-landscape map of the Republic of Sakha (Yakutia) on a scale 1:1.500.000. Geosciences (Switzerland). 2018;8:465. https://doi.org/10.3390/geosciences8120465

28. Beer C., Knoblauch Ch., Hoyt A.M., et al. Vertical pattern of organic matter decomposability in cryoturbated permafrost-affected soils. Environmental Research Letters. 2022;(17):104023. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac9198

29. Desyatkin R.V., Lessovaiab S. N., Okoneshnikova M.V., Ivanova A.Z. Cryosols from tundra and taiga zones of Yakutia: properties, clay mineralogy, and problems of classification. Eurasian Soil Science. 2021;54(12): 1783–1794. https://doi.org/10.1134/S1064229321120048

30. Fedorov A.N. Permafrost landscape research in the Northeast of Eurasia. Earth. 2022;3(1):460–478. https://doi.org/10.3390/earth3010028