Впервые на территории России создана национальная сеть мониторинга эмиссии СО2 из почв

Ученые научного консорциума «РИТМ углерода» завершили создание национальной сети мониторинга эмиссии СО2 из почв на территории России. Это первая отечественная сеть, в рамках которой ведутся экспериментальные наблюдения за эмиссией углекислого газа из почв различных экосистем, выполняются современные оценки и строятся прогнозы. Сеть создана в ходе первого этапа работы над проектом «Российская система климатического мониторинга» (ВИП ГЗ) и является его частью. В этой работе принимали участие ученые из двадцати научных и научно-образовательных организаций, которые входят в состав консорциума «РИТМ углерода».

— В основе создания сети — единый методологический подход, основу которого составляет камерный метод исследования. Сегодня наша сеть объединяет 105 площадок мониторинга, расположенных в различных природно-климатических зонах и экосистемах, в том числе в степях и тундрах, которые много лет оставались наименее изучены в отношении эмиссии CO2 из почв. В 2025-2030 годах, на втором этапе создания Российской системы климатического мониторинга, мы планируем расширять сеть до 188 площадок. Их число будет увеличено в тундровых и лесотундровых экосистемах в криолитозоне, степных, пастбищных и агроэкосистемах, а также в остающихся слабоизученными нарушенных лесных экосистемах, например, на вырубках и гарях, — сказала Ирина Курганова, д.б.н., главный научный сотрудник, зав. лабораторией ИФХиБПП РАН, руководитель направления «Оценка эмиссии парниковых газов из почв» консорциума «РИТМ углерода».

Эмиссию СО2 из почв часто отождествляют с почвенным дыханием. Это один из крупнейших потоков в глобальном круговороте углерода. Почвенное дыхание на порядок превышает антропогенные выбросы CO2. Величину эмиссии СО2 из почв и структуру годовых потоков определяют три группы факторов: абиотические (температура, влажность, свет и пр.), биотические (растения, почва, мезофауна, микробное сообщество и пр.) и антропогенные (вырубки, пожары, техногенные загрязнения).

Обобщив данные, полученные на 75 площадках мониторинга, функционирующих в различных природных экосистемах России в 2023 г., ученые консорциума «РИТМ углерода» установили, что от тундры до лесостепи отчетливо прослеживается влияние температуры на значения среднелетней и максимальной среднемесячной эмиссии СО2 из почв. Самые низкие значения среднелетней и максимальной среднемесячной эмиссии СО2 из почв ученые зарегистрировали в тундровых и болотных экосистемах.

Среди различных типов леса России, меньше всего СО2 поступает в атмосферу из почв лиственничников.

По обобщенным данным в 2023-2024 гг. летние потоки СО2 из почв на территории России составили от 33 до 63% суммарной годовой эмиссии и в пределах одной биоклиматической зоны и существенно зависели от вида землепользования. Так, при увеличении среднегодовой температуры воздуха наблюдалось снижение вклада летнего сезона в годовой поток CO2.

— Мы разработали структуру базы данных по эмиссии СО2 из почв в наземных экосистемах России, которая включает почти 90 различных параметров! Она содержит как данные экспериментальных определений скорости эмиссии СО2 из почв и расчетные оценки суммарных годовых потоков СО2 на основе разных подходов, так и общие характеристики площадок исследований, основные почвенные параметры для верхних почвенных горизонтов. Всё это поможет нам выявить закономерности формирования потоков СО2 на территории России и в дальнейшем строить прогнозы при различных климатических сценариях, — отметила Ирина Курганова.

В настоящее время идет работа по включению базы данных в информационно-аналитическую систему «Углерод-Э», где интегрируются, хранятся и в дальнейшем будут анализироваться все данные, получаемые участниками консорциума «РИТМ углерода» при работе над Российской системой климатического мониторинга в части учета эмиссии и поглощения климатически активных веществ в наземных экосистемах.

Первые обобщения результатов исследований в рамках созданной Национальной сети наблюдений за эмиссией СО2 из почв опубликованы в одном из ведущих Российских изданий – Докладах Российской академии наук и его переводной версии Doklady EarthSciences, входящей в международные базы цитирований WOS и SCOPUS (A PilotNational Networkfor Monitoring Soil Respiration inRussia: First Results andProspects ofDevelopment // 2024. DOI: 10.1134/S1028334X24603377). Кроме того, эти результаты были представлены в устном докладе на 11 Международной СО2 конференции в Бразильском г. Манаус.

В ходе второго этапа создания Российской системы климатического мониторинга (ВИП ГЗ) участниками консорциума запланировано:
— включение в мониторинг на регулярной основе измерение эмиссии из почв не только углекислого газа, но и метана (естественные экосистемы) и закиси азота (с/х земли и пастбища);
—проведение исследований по определению вкладов корневой и микробной составляющих в общий поток СО2 из почв;
— построение и верификация моделей, которые наиболее адекватно описывают эмиссию СО2 из почв;
— проведение наблюдений в «горячих» точках, где выделение парниковых газов происходит с очень высокой интенсивностью: поля фильтрации промышленных и с/х предприятий и водоснабжения, компостные хранилища, места содержания с/х животных, интенсивного выпаса и хранения навоза, свалки твердых бытовых отходов и т.п.

Создание и развитие единой сети мониторинга за эмиссией СО2 из почв России является стратегической задачей для оценки баланса углерода на экосистемном, региональном, национальном и глобальном уровнях.

Консорциум «РИТМ углерода» является одним из шести научных консорциумов, которые работают над созданием «Российской системы климатического мониторинга». Консорциум «РИТМ углерода» изучает динамику климатически активных веществ в наземных экосистемах. Проект курирует Министерство экономического развития РФ.

В состав консорциума входят 19 научных центров и институтов Российской академии наук (РАН), три вуза и Рослесинфорг (лесоучетное учреждение Федерального агентства лесного хозяйства), а координатором проекта является Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН (ЦЭПЛ РАН).

Организации консорциума «РИТМ углерода», которые включены в национальную сеть мониторинга за эмиссией СО2 из почв на территории России:
1. Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН,
2. Институт географии РАН
3. Институт леса им. В.Н. Сукачева Сибирского отделения РАН
4. Центр проблем экологии и продуктивности лесов РАН
5. Институт геологии и природопользования ДВО отделения РАН
6. Югорский государственный университет
7. Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова
8. Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН
9. Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН
10. Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет
11. Институт биологии Коми НЦ УрО РАН
12. Федеральный научный центр Биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН
13. Институт леса КарНЦ РАН
14. Институт почвоведения и агрохимии СО РАН
15. Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина Кольского НЦ РАН
16. Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН
17. Институт оптики атмосферы СО РАН
18. Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН
19. ФИЦ Агроэкологии
20. ФИЦ Кар НЦ РАН
Рис. 1. Расположение действующих в 2023-2024 гг. площадок мониторинга за эмиссией СО2 из почв.
Рис. 2. Максимальная среднемесячная скорость эмиссии СО2 из почв в различных биоклиматических зонах (экспериментальные данные 2023 г., Российская система климатического мониторинга в части мониторинга эмиссии СО2 из почв).
Рис. 3. Температура почвы – основной предиктор скорости эмиссии СО2 из почв вдоль биоклиматической трансекты от зоны тундры до лесостепи.

Автор: Надежда Пупышева, руководитель медианаправления
Консорциум «РИТМ углерода» https://ritm-c.ru/
Телеграм-канал «Медиаком и наука» https://t.me/media_pupysheva
Координаты для связи: pypisheva@mail.ru, press@ritm-c.ru