Влияние техногенного загрязнения на эмиссию диоксида углерода почвами в Кольской Субарктике

Г. Н. Копцик, М. С. Кадулин, А. И. Захарова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
факультет почвоведения, кафедра общего почвоведения
119991 Москва, Ленинские горы, 1
e-mail: koptsikg@mail.ru
Поступила в редакцию 20.12.2013 г.

Эмиссию диоксида углерода (СО₂) почвами, важнейшую составляющую углеродного цикла и характеристику биологической активности почв, исследовали в фоновых и подверженных атмосферному загрязнению экосистемах большого индустриального региона России Кольской Субарктики. Длительное загрязнение выбросами комбината "Печенганикель", крупнейшего в северной Европе источника диоксида серы и тяжелых металлов, привело к техногенной дигрессии лесных экосистем разрушению и гибели древесного яруса и обеднению видового состава фитоцено-зов, ослаблению активности почвенной биоты, загрязнению почв, нарушению биогеохимических циклов элементов, уменьшению продуктивности экосистем. Вблизи комбината образовались техногенные пустоши. В ходе полевых исследований выявлено замедление эмиссии СО₂ почвами in situ в среднем от 190-230 мг С-СО₂/м2 • ч в фоновых сосновых лесах до 130-160 мг С СО₂/м² • ч в сосняках стадии дефолиации, 100 мг С-СО₂/м² • ч в техногенном сосновом редколесье и 5-20 мг С-СО₂/м² • ч на техногенных пустошах. Эмиссия СО2 почвами в березняках более интенсивна по сравнению с сосняками и с нарастанием загрязнения проявляет тенденцию к снижению от 290 мг С-СО₂/м² • ч в фоновых лесах до 210-220 мг С-СО₂/м² • ч в березняках стадии дефолиации и 170-190 мг С-СО₂/м² • ч в техногенных редколесьях. Эмиссия СО₂ почвами техногенных редколесий и пустошей значимо отличается от фоновых уровней. Эмиссии СО₂ почвами свойственна высокая пространственная изменчивость внутри биогеоценозов, снижающаяся в сосновых лесах с нарастанием загрязнения. Эмиссия СО₂ (или дыхание почвы) отражает суммарную продукцию диоксида углерода в результате автотрофного (корни растений) и гетеротрофного (почвенные микроорганизмы и животные) дыхания. Впервые в регионе обнаружено уменьшение доли корневого дыхания с ростом загрязнения от 38-57% в фоновых лесах до нуля на пустошах, что свидетельствует о первоочередной гибели растительной составляющей биоценозов и сравнительной устойчивости микроорганизмов. Согласно результатам корреляционного анализа, дыхание почв и вклад в него корней прямо связаны с расстоянием от комбината, массой мелких корней, содержанием углерода и азота; обратная связь наблюдается с содержанием доступных соединений никеля и меди в почвах. Ремедиация техногенных пустошей способствовала интенсификации биологической активности почв. При этом посадки ивы с одновременным посевом трав во вновь созданный плодородный насыпной слой по активизации почвенного дыхания и вкладу в него корней более эффективны, чем в произвесткованные и удобренные загрязненные почвы (хемо-фитостабилизация).

Полный текст статьи доступен на сайте Elibrary.ru (необходимо зарегистрироваться).