Экологическая оценка пространственно-временной изменчивости почвенной эмиссии N2O и СО2 из дерново-подзолистых почв представительной лесной экосистемы Московского мегаполиса (на примере ЛОД РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева) Тихонова Мария Васильевна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I Пространственно-временная изменчивость почвенной эмиссии оксида азота (I) и углекислого газа в условиях лесных экосистем

1.1. Проблема глобального изменения климата 9

1.2. Роль основных парниковых газов в глобальном потеплении

1.3. Роль лесных экосистем в условиях Московского мегаполиса

1.4. Методическое и приборное обеспечение мониторинговых наблюдений за эмиссией N2O,СО2

1.5. Приоритетные задачи проведения мониторинговых 24 исследований эмиссии N2O и СО2 в условиях Лесной Опытной Дачи РГАУ-МСХА

ГЛАВА II Объекты и методы исследования 26

2.1. Краткая характеристика района исследования 26

2.2. Основные объекты исследований 32

2.3. Методы исследований 36

ГЛАВА III Морфогенетические и функционально экологические особенности исследуемых ключевых участков

3.1. Исследования среднедерновой глубокоподзолистой почвы на выположенной верхней части небольшого мореного холма

3.2. Исследования среднедерновой глубокоподзолистой почвы на средней части прямого короткого слабопокатого склона северо-восточной экспозиции

3.3. Исследования среднедерновой глубокоподзолистой поверхностно-слабоглееватой почвы подошвы короткого слабопокатого склона северо-восточной экспозиции

3.4. Исследования слабодерновой глубокоподзолистой поверхностно-оглееной почвы средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны юго-западной экспозиции

3.5. Исследования слабодерновой глубокоподзолистой поверхностно-оглееной почвы на подошве пологого слабовогнутого склона повышенной длинны юго-западной экспозиции CLASS ГЛАВА IV Сезонная динамика почвенных потоков оксида азота I (N2O) в условиях лесных экосистем участка ЛОД РГАУ-МСХА CLASS

4.1. Сезонная динамика почвенных потоков N2O на выположенной верхней части небольшого мореного холма

4.2. Сезонная динамика почвенных потоков N2O на средней части прямого короткого слабопокатого склона северо-восточной экспозиции

4.3. Сезонная динамика потоков N2O на подошве короткого слабопокатого склона северо-восточной экспозиции

4.4. Сезонная динамика почвенных потоков N2O на средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны юго-западной экспозиции

4.5. Сезонная динамика почвенных потоков N2O на подошве пологого слабовогнутого склона повышенной длинны юго-западной экспозиции

ГЛАВА V Сезонная динамика почвенных потоков углекислого газа (СО2) в условиях лесных экосистем ЛОД РГАУ-МСХА

5.1. Сезонная динамика потоков СО2 на выположенной верхней части небольшого мореного холма

5.2. Сезонная динамика потоков СО2 на средней части прямого короткого слабопокатого склона северовосточной экспозиции

5.3. Сезонная динамика потоков СО2 на подошве короткого слабопокатого склона северо-восточной экспозиции

5.4. Сезонная динамика потоков СО2 на средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны

юго-западной экспозиции

5.5. Сезонная динамика потоков СО2 на подошве 100

пологого слабовогнутого склона повышенной длинны

юго-западной экспозиции

ГЛАВА VI Экологическая оценка пространственно-временной изменчивости почвенных потоков N2O и СО2 в фоновых лесных экосистемах ЛОД РГАУ-МСХА

6.1. Экологическая оценка пространственно-временной изменчивости почвенных потоков N2O

6.2. Экологическая оценка пространственно-временной изменчивости почвенных потоков СО2

6.3. Оценка вклада почвенной эмиссии закиси азота в суммарную эмиссию парниковых газов (СО2+N2O)

Выводы 117

Список литературы

• Роль основных парниковых газов в глобальном потеплении
• Основные объекты исследований
• Исследования слабодерновой глубокоподзолистой поверхностно-оглееной почвы средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны юго-западной экспозиции
• Сезонная динамика потоков N2O на подошве короткого слабопокатого склона северо-восточной экспозиции

Введение к работе

К числу основных парниковых газов относятся углекислый газ (СО₂), метан (СН₄) и закись азота (N₂O) (Valentini et al., 2000; Castaldi et al., 2010). Наиболее опасными «парниковыми газами» считаются углекислый газ, в наибольшем количестве поступающий в атмосферу, и закись азота, с парниковой активностью, превышающей СО₂ в 310 раз (IPCC, 2006).

60-80% парниковых газов поступает в атмосферу из почвы (Проблемы изменения климата…,2002). Максимальный уровень антропогенной нагрузки на почвы характерен для городских экосистем. Крупнейшим мегаполисом Европы является Москва. Ее природоохранный каркас формируют лесные ООПТ (особо охраняемые природные территории), которые составляют 19% территории города.

В северном округе Москвы расположена Лесная опытная дача РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, на территории которой традиционно проводятся мониторинговые наблюдения за экологическим состоянием почвенного и древесно-растительного покрова (Мосина, 2003; Васенев и др., 2007; Васенев, Раскатова, 2009; Наумов, 2009).

Целью работы является проведение комплексных почвенно-экологических исследований с оценкой почвенных потоков закиси азота (N₂O) и углекислого газа (СО₂) в условиях представительных для северной части Московского мегаполиса фоновых экосистем Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Исследование базовых морфогенетических, физико-химических и микробиологических характеристик почв и растительности на пяти представительных элементах мезорельефа Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

2. Проведение подекадных мониторинговых наблюдений за температурой и влажностью почвы, температурой воздуха на основных объектах исследований.

3. Проведение круглогодичных (апрель 2013 - апрель 2015) мониторинговых наблюдений за динамикой почвенных потоков N₂O, с использованием напочвенных экспозиционных камер и газового хроматографа «Хроматек Кристалл 5000».

4. Проведение круглогодичных (апрель 2013 - апрель 2015) мониторинговых наблюдений за динамикой почвенных потоков СО₂ in situ с использованием высокочастотного мобильного газоанализатора Li-Cor 820.

5. Экологическая оценка пространственно-временной изменчивости почвенных потоков N₂O и СО₂ в различных вариантах исследуемых лесных экосистем Московского мегаполиса.

Научная новизна. В результате проведенных исследований установлено значимое влияние характерных для Московского мегаполиса малоконтрастных элементов полого-холмистого мезорельефа на пространственную дифференциацию и сезонную динамику почвенных потоков N2О и СО₂ в условиях представительных фоновых экосистем Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Это позволило выявить и количественно оценить регионально-типологические факторы сезонной динамики почвенной эмиссии закиси азота и углекислого газа в условиях фоновых лесных экосистем северной части Москвы. Установлена доминирующая роль влажности почвы (R=0,67) в сезонной динамике почвенных потоков закиси азота и температура почвы (R=0,79) – для углекислого газа.

Практическая и теоретическая значимость работы. Исследования проводились в рамках единой программы экологического мониторинга Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Наблюдения входят в региональную систему мониторинга почвенных потоков парниковых газов в условиях представительных ландшафтов европейской части России – сети RusFluxNet, сформированной в 2012-2013 гг. при поддержке гранта Правительства РФ №11.G34.31.0079.

В число объектов исследования вошли участки длительных мониторинговых наблюдений, по данным которых разрабатываются уточненные рекомендации по экологической регламентации территориальной дифференциации рекреационной нагрузки на Лесной опытной даче.

Методология и методы диссертационного исследования. На протяжении трех лет проводились комплексные почвенно-экологические исследования. Измерение почвенных потоков эмиссии N₂O проводилось при помощи напочвенных экспозиционных камер. Потоки СО₂ определялись при помощи фотосинтетического измерительного комплекса, оснащенного камерой для определения эмиссии СО₂ газоанализатора Li-820. На ключевых участках проведены таксационные исследования и оценка древостоя, рассчитан запас древостоя по видовому числу, определено количество денитрифицирующих микроорганизмов. Параллельно анализу почвенных потоков определялись режимные характеристики почв (температура и влажность верхних почвенных горизонтов). Так же применялись традиционные методы анализа физико-химических свойств почв.

Выносимые на защиту положения:

5. Почвенные потоки закиси азота и углекислого газа в условиях фоновых лесных экосистем Московского мегаполиса характеризуются значительной пространственной дифференциацией, в значительной мере, определяемой их положением в мезорельефе.

6. Основным фактором, определяющим сезонную динамику почвенных потоков закиси азота в условиях фоновых лесных экосистем северной части

Москвы является влажность почвы, в случае с углекислым газом – температура почвы.

Степень достоверности и апробация результатов. Работы выполнена с использованием современных методик и оборудования. Все материалы были статистически обработаны. Материалы исследований по теме диссертации были представлены и прошли обсуждения: на международных научных конференциях молодых ученых в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (Москва, 2013, 2014, 2015); конференция «Science of the future» (Санкт-Петербург, 2014); XVII и XVIII «Докучаевских молодежных чтений» (Санкт-Петербург, 2014, 2015); конференция «Архитектура и ландшафт – основа устойчивого развития городов» (Москва, 2013); «VII Конгресс Европейского общества Охраны Почв (ESSC)» (Москва, 2015).

Публикации. По результатам работы опубликованы 11 печатных работ, 2 из которых в журналах, рекомендуемых ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и выводов, изложенных на 140 страницах машинописного текста, содержит 44 таблицы и 34 рисунка. Список литературы насчитывает 213 наименований, в том числе 64 на иностранных языках.

Роль основных парниковых газов в глобальном потеплении

При сохранении современных темпов роста содержания парниковых газов в атмосфере, удвоение их концентрации может произойти уже к середине XXI столетия, что приведет к повышению среднегодовой температуры планеты, по разным сценариям, на 1-3,5С.

Основная часть проводимых в мире исследований парниковых газов направлена на изучение CO2, в пересчете на него приводят сравнительную оценку активности других парниковых газов, по нему принято считать квоты, потому что он наиболее распространен и более доступен для изучения.

Весь процесс возникновения и развития биосферы связан с углеродом, т.к. он является одним из главных химических компонентов живого вещества (Blum et al., 2006). Углерод, благодаря своей способности к образованию прочных связей между своими и иными атомами и полимеризации, является основой всех высокомолекулярных органических соединений, максимально связывающих в своих структурах энергию (Mackenzie, 2004) и таким образом обеспечивает стабильное функционирование наземных экосистем.

Почва является главным резервуаром углерода в биосфере. Почвенный углерод это колоссальный геохимический аккумулятор, хранитель солнечной энергии и информации на земной поверхности. Органический углерод может определять свойства почв, режимы и в целом устойчивость всей экосистемы (Тишков, 2006).

Круговорот углекислого газа на Земле нарушается, поэтому в последние годы содержание СО2 в атмосфере хотя и медленно, но верно увеличивается. А чем его больше, тем сильнее парниковый эффект.

В первой половине XX в. содержание углекислого газа в атмосфере оценивалось в 0,03 %. В 1956 г. в рамках первого Международного геофизического года ученые провели специальные исследования. Приведенная цифра была уточнена и составила 0,028 %. В 1985 г. количество углекислого газа в атмосфере возросло до 0,034 %. А в 2015 г. уже превышает 0,04% (Valentini et al.,2015). Таким образом, увеличение содержания в атмосфере углекислого газа — доказанный факт.

Углекислый газ - диоксид углерода, постоянно образуется в природе при окислении органических веществ: гниении растительных и животных остатков, дыхании, сжигании топлива. Парниковый эффект происходит из-за нарушения человеком круговорота углекислого газа в природе (рис.1.2.1).

При горении, как известно, поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Вследствие этого процесса, каждый год человечество выбрасывает в атмосферу 7 миллиардов тонн углекислого газа. Одновременно с этим на Земле вырубаются леса – один из самых главных потребителей углекислого газа, причем, вырубаются со скоростью 12 гектаров в минуту. Получается, что углекислого газа в атмосферу поступает гораздо больше, чем поглощается растениями. Биогеохимический цикл углерода, естественно, очень сложный, так как он включает не только функционирование всех форм жизни на Земле, но и перенос неорганических веществ, как между различными резервуарами углерода, так и внутри них. Изучение его заслуживает особого внимания, т.к. данный процесс играет важнейшую роль в устойчивом функционировании экосистем. Главными накопителями углерода являются атмосфера, наземная биомасса, включая почвы, гидросфера и литосфера (Leah, 1999; Базилевич, Титлянова, 2008; Macias et al., 2010).

За последние 200 лет в результате антропогенной деятельности содержание оксида углерода в атмосфере возросло на 25 %. Связано это, с интенсивным сжиганием ископаемого топлива: газа, нефти, сланцев, угля и др., и с ежегодным уменьшением площадей лесов, которые являются основными поглотителями углекислого газа.

Среди потенциально регулируемых парниковых газов наименее изученным остается оксид азота (I) N2O в связи с несовершенством методической и инструментальной баз для его мониторинга. Удельная эмиссия N2O по сравнению с другими газами относительно невелика, но его влияние на проявление парникового эффекта гораздо выше: поскольку парниковая активность оксида азота (I) в 298 раз выше, чем у углекислого газа, и характерное время его существования в атмосфере составляет более 120 лет.

Являясь важнейшим компонентом современной атмосферы, относящийся к "парниковым газам" и определяющий процесс глобального изменение климата N2O на 60-80% имеет биологическое происхождение и вовлекается в биогеохимический круговорот в основном почвенным покровом планеты (Bouwman, 1990; Conrad, 1996). Экологическая роль закиси азота определяется тем, что являясь относительно инертной, в атмосфере она претерпевает ряд фотохимических превращений с образованием промежуточных продуктов, приводящих к деградации стратосферного озона. Помимо этого, закись азота, обладая высокой способностью к экранированию инфракрасного излучения, отраженного с поверхности Земли (в 150 раз больше, чем СО2), вносит существенный вклад в "парниковый эффект», который оценивается в 4-6% (Bouwman, 1990) но, учитывая ежегодный прирост ее концентрации в воздухе на 0.2-0.3% и большую устойчивость в атмосфере, предполагается, что она будет играть все большую роль.

Другой важной особенностью закиси азота является ее преимущественно биологическое происхождение, причем именно тип почвы играет ведущую роль в этом процессе (Khalil, Rasmussen, 1992; Conrad, 1996). Источниками закиси азота в почвах служат разнообразные процессы микробной трансформации соединений азота - денитрификация, автотрофная и гетеротрофная нитрификация, процессы взаимодействия нитритов с аминокислотами (реакции Van Slyke), хемоденитрификация и некоторые другие.

В отличие от разнообразия источников закиси азота, пути ее биологического поглощения весьма ограничены, поскольку она не может быть ассимилирована растениями, грибами и почвенными животными (Davidson, 1994). В качестве единственных путей микробной трансформации N2О в почвах рассматриваются два процесса - восстановление закиси азота денитрифицирующими и азотфиксирующими бактериями (Умаров, 1999). Общий запас азота в почве довольно велик, основная часть его находится в составе гумуса. Растения и микроорганизмы ассимилируют аммонийные и нитратные формы азота, что приводит к временному закреплению азота в органических веществах. В процессе нитрификации и денитрификации возможны газообразные потери азота в форме его закиси (рис.1.2.2).

Концентрация закиси азота в 2005 г. составила 319млрд-1 и увеличилась на 18%по сравнению с доиндустриальным периодом (270млрд-1). Этот рост был линейным и составлял 0.8 млрд-1/год за последние несколько десятков лет.

Основные объекты исследований

За последние пять лет, климатических явлений, которые отклоняются от средних значений за длительный период значительно больше. Лето 2010 года отличалось превышением среднесуточных температур от нормы, если многолетняя за июль составляла 18,7С, то температура в 2010 году составила 26С, в августе при норме 16,7 С составляла - 21,7С. Все чаще отмечается позднее наступление зимы с установлением постоянного снежного покрова. В период с 2009 по 2013 г. постоянный снежный покров устанавливался только к концу декабря. В 2014 году снежный покров установился только в январе.

За последние десятилетия среднегодовая температура заметно выросла. В сравнении 1949 - 1981 и 2010 - 2015 рост среднегодовой температуры составил 1,7С. При этом потепление происходило неравномерно, для зимних месяцев потепление отмечается для декабря и января, температура февраля выросла незначительно; весной выросла температура марта и апреля, в то время как температура мая значительно снизилась.

Климатические изменения существенно воздействуют не только на растительный и почвенный покровы, но и состояние экосистемы в целом. Так увеличение среднесуточной температуры, осадков, уменьшение величины снежного покрова, которые влияют на древесно-растительный покров, влечет за собой изменение почвенных характеристик, и может привести к изменению режима функционирования почв.

Причиной таких изменений может быть глобальное потепление климата, быстрый рост населения, следовательно, уплотнение городской застройки, рост промышленности и количества автотранспорта.

Для исследований были выбраны участки экологического мониторинга, характеризующие принципиальное фоновое разнообразие экосистемы Лесной опытной дачи, с минимальной рекреационной нагрузкой. Ключевой участок № 3 расположен на выположенной вершине моренного холма – ВМХ и является автоморфной системой с глубоким залеганием грунтовых вод. Исследуемые участки №1 и №2 заложены на прямом слабопокатом коротком склоне моренного холма северо-восточной экспозиции: в средней – 2 (ССВ), и в нижней части склона 1 (ПСВ). Участки №4 и №5 заложены на противоположном пологом склоне повышенной длины юго-западной экспозиции: в средней и нижней части склона слабовогнутой формы (СЮЗ и ПЮЗ) (рис.2.2.1).

Метод ключевых участков, используемый при изучении компонентов экосистемы (почв, растительности) на небольших репрезентативных площадках ("ключах"), которые характеризуются таким важным параметром, как площадь выявления. Ключевые участки представляли собой квадраты площадью 20х20 метров. На данных площадках оценивали растительность, рельеф, состояние почв.

Рисунок 2.2.1 - План размещения представительных ключевых участков на Лесной опытной даче РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева Согласно «Классификации и диагностики почв СССР» (1977), почвы исследованных ключевых участков № 1, 2 и 3 относятся к подтипу дерново-подзолистых почв типа подзолистых почв. Почвы участков № 4 и 5 – к подтипу дерново-подзолистых поверхностно-оглеенных почв типа болотно-подзолистых почв. Мезоструктуры почвенного покрова представлены сочетаниями: а) среднедерновых глубокоподзолистых почв среднедерновых глубокоподзолистых поверхностно-слабоглееватых почв – на склоне СВ экспозиции; б) среднедерновых глубокоподзолистых почв слабодерновых глубокоподзолистых поверхностно-оглеенных почв – на склоне ЮЗ экспозиции.

Наши мониторинговые исследования проводились на базе на ранее заложенной катене почвенно-экологических исследований (Наумов и др.,2007; Васенев, Раскатов, 2009). Наши ключевые участки 4 и 5 были выбраны севернее ранее заложенных точек катены, в целях сокращения расстояния между ними и в целях снижения уровня фоновой пространственной изменчивости почв, которая специально в данной работе не исследуется. Таблица 2.2.1 - Краткая характеристика участков исследования (по материалам Васенева и др., 2007)

Была проведена оценка состояния древостоя по Алексееву В.А. и Мозолевской Е.Г.. В рамках исследования было проведено комплексное исследование и оценка состояния фитоценоза по общепринятым методикам. Был определен видовой состав напочвенной растительности и древостоя. Проведены таксационные исследования: рассчитан запас древостоя по видовому числу, с использованием формулы:: M = G x H x F, где M – запас древостоя, м3/га; G – сумма площадей сечения, м2/га; H – средняя высота древостоя, м; F – видовое число.

Составлена формула насаждений (по проценту участия вида), определена степень деградации лесных участков по методике Казанской с использованием 5-и балльной шкалы оценки состояния лесного биогеоценоза (Казанская, 1977) состояние древостоя с использованием шкалы Алексеева В.А.(Алексеев, 1989). В ходе проводимых исследований проводилось определение температуры и влажности почвы верхних почвенных горизонтов в непосредственной близости от напочвенных экспозиционных камер: с 3-х сторон, для вычисления средних значений.

Исследования слабодерновой глубокоподзолистой поверхностно-оглееной почвы средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны юго-западной экспозиции

Результаты наблюдения за основными режимными параметрами исследуемых почв приведены в (табл.3.2.5). Согласно полученным данным исследуемые показатели заметно меняются не только в течение одного сезона, но также имеют межсезонную динамику.

Динамика режимных наблюдений показала на участке средней части прямого короткого слабопокатого склона северо-восточной экспозиции (табл. 3.2.3). Наиболее засушливые условия наблюдались в 2010 г., когда среднее за сезон значение влажности было всего 16,4%, в самый засушливый месяц влажность почвы составила всего 7,38% (август 2010) . В этот период отмечалась наибольшая температура почвы – 18,0С (среднее за сезон значение), что на 15% превышает среднее многолетнее. Наиболее влажными были 2013 и 2014 годы 27,27% и 31,4% соответственно.

Наиболее низкие значения температуры почв фиксировались в 2009 – 13,45С и 2014 - 13,5С. Температура почвы в течение сезона постепенно повышается, иногда, от июля к августу отмечается некоторое понижение (табл.3.2.5 год 2012 и 2013). Влажность почвы в течение сезона снижается, в случае затяжных дождей в отдельные месяцы наблюдается повышения влажности (июль 2013 – 31,6%, что связанно с довольно большим количеством осадков выпавших в месяце).Самым влажным годом стал 2013год, средняя влажность за сезон составила 27,27%, тогда как самым засушливым был май – 2009г.

Результаты проведенных исследований показывают значительное варьирование влажности, как внутри сезона, так и изменение влажности в пределах каждого вегетационного периода. Так и в одни и те же месяцы разных лет. Наиболее стабильными условия увлажнения в 2010год Ввлажность уменьшалась от мая к августу (от 3до 20%), ежемесчные снижения не превышали 5%). Наиболее контрастным был 2010 год, снижение влажности к августу составило всего 7,42%, что на 49% меньше средних значений. Максимальный влагозапас был характерен для 2014 года, влажность верхних горизонтов к концу лета сократилась до средних значений (16%), что связанно с небольшим сдвижением процесса снеготаяния с начала апреля, на конец месяца, тем самым увеличив влажность почвы в мае (рис.3.1.1)

Сезонные изменения температуры отличаются обратным ходом градиента, с постепенным ростом температур почвы от мая к августу, что связанно с постепенным нагреванием воздуха. Минимальные сезонные значения наблюдались в 2009 году и составили всего 13,6С, тогда как максимальные температуры были отмечены в 2010 году с экстремальными показателями, когда температура воздуха на протяжении почти 2-х месяцев прогревалась, выше среднеклиматической норма на 32%.

Подекадные наблюдения за режимными характеристиками показали, что наиболее засушливыми месяцами были июль и август 2013г. – 17,33 -27,26%, наиболее влажным был осенний период 46,8 – 61,6% (рис.3.2.1).

Участок находится на средней части прямого короткого слабопокатого склона, дepново-подзолиcтой глeeвой лeгкоcуглиниcтой типичной нeнacыщeнной нeглубокооcвeтлeнной нa моpeнном cуглинкe (см. табл.2.2.1). Грунтовые воды на участке склоне северо-восточной экспозиции залегают глубоко, так как при закладке разреза обнаружено их не было. 80,00

Исследования среднедерновой глубокоподзолистой поверхностно – слабоглееватой почвы проводились на подошве короткого слабопокатого склона северо-восточной экспозиции (ПСВ).

В I-м ярусе древесная растительность представлена сосной обыкновенной (Pinus sylvestris) и кленом остролистным (Acer Plantanoides), так же присутствует береза повислая (Betula pendula), встречаются одиночные растения ели обыкновенной (Picea abies) . II ярус представлен липой сердцелистной (Tilia cordata), широко представлена во II ярусе береза повислая (Betula pendula) (табл. 3.3.1). Подрост, в основном, представлен кленом, встречается липа. Подлесок представлен рябиной, черемухой и бересклетом. Площадь проективного покрытия напочвенного покрова составляет 35-40%, представлены такие растения как будра плющевидная (Gleochoma hederacea), щитовник мужской (Dryopterys filix-mas), гравилат промежуточный (Geum x intermedia), ассоциации мха кукушкин лен.

Нарушенность растительного покрова имеет III степень деградации (табл.3.3.2), что может быть связанно с большей рекреационной нагрузкой, так как данный участок находится в более доступном для людей месте. Больше развита тропиночная сеть, что сказывается на состоянии древесно-растительного покрова. Таблица 3.3.2 - Характеристика степени нарушенности растительного покрова

А1 см Гумусово-аккумулятивный горизонт свежий, с однородной окраской темно-серого цвета, легко суглинистого гранулометрического состава, с комковато-порошистой структурой, сложение рыхлое, отмечается большое количество корней, наличие слаборазложенных органических остатков, заметны мелкие Fe-Mn примазки. Переход ясный по цвету и плотности, граница слабоволнистая.

А1А2 см Горизонт свежий с неоднородной окраской: на светлосером фоне заметны охристые и рыжеватые пятна с диаметром до 1 см. Гранулометрический состав -легкий суглинок. У горизонта мелко-комковатая структура. Плотность выше чем у предыдущего. Встречается много корней, мелкие Fe-Mn конкреции, примазки, кварцевые включения. Переход в следующий горизонт с волнистой границей, различим по цвету и плотности, граница волнистая.

Сезонная динамика потоков N2O на подошве короткого слабопокатого склона северо-восточной экспозиции

При исследовании почвенных потоков эмиссии N2O на средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны юго-западной экспозиции сезонная динамика характеризуется преобладанием потоков закиси азота с максимальными значениями и длительным периодом эмиссии в весенние периоды, так же как и на участках северо-восточной экспозиции, и достигает своего пика: в начале мая 2013, 2014г – 1,57, 1,56 мг/м2в день. Это связанно с повышением температуры воздуха днем, быстрым снеготаянием, резким увлажнением почвы, повышением температуры и соответственно усиленной работой микроорганизмов в почве.

Поглощение N почвой наблюдалось в зимние периоды, начало января 2014 года (-0,32 мг/м2 в день), так же как и на предыдущих участках, но в отличие от подошвы и склона северо-восточной экспозиции длительность стоков была меньше, и составила всего месяц, значения так же были ниже и составляли всего – -0,43мг/м2в день. На склоне юго-западной экспозиции стоки азота наблюдались всплесками в июне 2013 максимальное значение – -0,75/м2 в день, длительность их составляла от двух недель до полутора месяцев (с начала июня 2013 по начало августа 2013). В отличие от участков расположенных на северо-восточной части экспозиции, количество летних стоков на данном участке гораздо больше (рис.4.4.1). Годовая динамика на средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны склона продемонстрировала, что средняя максимальная эмиссия приходится на 2013 год (1,48мг/м2в день) с максимальными значениями эмиссии в летний период, средняя составила 0,46 мг/м2в день, максимальное значение приходилось на июнь – 0,76мг/м2в день. Стоки закиси азота приходятся, как и на предыдущих участках, на зиму 2014 года, на данном участке сток составил -0,71мг/м2в день (табл.4.4.1). 1,5 0,5 л -л ч?

Двухгодичная подекадная динамика потоков N2O на средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны Количество денитрифицирующих микроорганизмов на средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны, в отличие от участков на северо-западной части трансекты, было зафиксировано– 1000КОЕ/г.сух.почвы составила 95,89 при влажности 27%, так как юго 84 западная часть отличается более высокими температурами и большей влажностью(см.рис.4.5.2).

Годовая динамика средней части пологого слабовогнутого склона повышенной длинны продемонстрировала что средняя максимальная эмиссия приходится на 2013 год (сумма за год - 1,74мг/м2 в день) так же как и на других ключевых участках. Отличием от других участков служит большее количество стоков в летний период. Динамика почвенных потоков в весенний период за каждый год сильно не варьируется, и имеют примерно равные значения (табл.4.4.1).

Сезонная динамика почвенных потоков N2O на подошве пологого слабовогнутого склона повышенной длинны юго-западной экспозиции

При исследовании почвенных потоков эмиссии N2O на подошве пологого слабовогнутого склона повышенной длинны юго-западной экспозиции сезонная динамика характеризуется преобладанием потоков закиси азота с максимальными значениями и длительным периодом эмиссии в весенние периоды, так же как и на участках северо-восточной экспозиции, и достигает своего пика: в начале мая 2013, 2014г – 1,59, 1,61 мг/м2в день. Это связанно с повышением температуры воздуха днем, быстрым снеготаянием, резким увлажнением почвы, повышением температуры и соответственно усиленной работой микроорганизмов в почве.

Поглощение N почвой наблюдалось в зимний период, начало января 2014 года (-0,46 мг\м2в день), так же как и на предыдущих участках, но в отличие от подошвы и склона северо-восточной экспозиции, на склоне юго-западной экспозиции стоки азота наблюдались всплесками в июле 2013 максимальное значение – -0,82мг/м2в день. Что скорее всего связанно с увеличением температуры воздуха и быстрым испарение влаги из почвы. Стоки наблюдались в течении –х измерений, до середины августа (рис.4.5.1).

В отличии от других ключевых участков стоки закиси азота на подошве пологого слабовогнутого склона повышенной длинны были более частыми и менее продолжительными, так стоки в зимний период наблюдались в течении месяца и максимальное значение составляло -0,42мг/м2в день. Осенью 2014 года в отличии от участков расположенных на северо-западной части , было два, максимальное значние одного (сентябрь-октябрь) составил –0,18мг/м2в день и в ноябре – -0,24мг/м2в день. Летние стоки наблюдались в июне, в июле 2013 года, максимальное значение составило -0,39мг/м2в день, по длительности не превышая 10 дней.

Количество денитрифицирующих микроорганизмов на подошве пологого слабовогнутого склона повышенной длинны, в отличие от участков на северо-западной части трансекты, было зафиксировано– 1000КОЕ/г.сух.почвы составила 34,34 при влажности 27,2%. Что связанно с лучшим прогреванием и большей влажностью на данных участках(см.рис.4.5.2). % %

Стоки закиси азота, наблюдались в июле на всех пяти ключевых участках, что связанно с повышением температуры почвы до 18С и составляла -0,42мг\м2в день. На участках юго-западной экспозиции стоки закиси азота в летний период были значительно больше и длительней, что связанно с большим прогреванием почвы. Если сравнить данные по вегетационному периоду за 2013 и 2014 год, то можно сказать, что почвенные потоки закиси азота увеличились на всех ключевых участках, это может быть связано с более влажным годом, большим количеством осадков за сезон и соответственно активной работой микроорганизмов.