Экологическая оценка природных и антропогенных факторов баланса углерода в городских почвах

Введение…………………………………………………………………… 5
Глава 1. Запасы и потоки углерода в городских почвах (обзор литературы) ………………………………………………………………… 9
1.1 Роль почвы в балансе углерода наземных экосистем в контексте климатических изменений и стремления к улеродной нейтральности… 9
1.2 Городские почвы: природные и антропогенные факторы образования и функционирования………………………………………. 21
1.3 Запасы и потоки углерода в городских почвах: методические наработки, накопленные данные и оставшиеся неопределенности……. 34
1.4 Природные и антропогенные факторы пространственно-временной изменчивости запасов углерода в городских почвах……………………. 42
1.5 Анализ баланса углерода городских почв в контекте достижения углеродной нейтральности: огарничения и переспективы……………… 48
Глава 2. Анализ запасов углерода городских почв во времени и пространстве: объекты и методы исследований…………………………. 54
2.1 Городские почвы как объект исследования…………………………. 54
2.2 Методы анализа запасов и потоков углерода………………………… 55
2.3 Сравнительно-географическая оценка запасов углерода в зональном ряду почв городов Европейской части России……………… 58
Глава 3. Запасы углерода в городских почвах мира……………………. 59
3.1 Глобальная база данных запасов углерода в городских почвах……. 59
3.2 Закономерности пространственной неоднородности запасов углерода в городских почвах в сравнении с зональным фоном………… 62
3.3 Факторы внутригородской неоднородности запасов углерода в почвах………………………………………………………………………. 67
3.4 Динамика и механизмы аккумуляции запасов углерода в городских повах………………………………………………………………………… 70
Глава 4. Оценка потоков и запасов углерода городских почв различных функциональных зон города Уфа…………………………… 75
4.1 Краткосрочная динамика и пространственная неоднородность эмиссии СО2 почвами различных функциональных зон города 75
4.2 Анализ устойчивости запасов углерода к биодеструкции в городских и фоновых почвах города……………………………………… 80
Заключение…………………………………………………………………. 87
Перечень использованных источников
89

Весь текст будет доступен после покупки

Урбанизация – один из основных факторов глобальных изменений современной окружающей среды (The United Nations, 2018). Урбанизация приводит к радикальным и необратимым изменениям потоков вещества и энергии, формированию урбоэкосистем, принципиально отличающихся от естественных (Pickett et al., 2011). Городские почвы формируются при доминирующем воздействии антропогенного фактора. Прямое антропогенное воздействие (загрязнение, засоление, переуплотнение, почвенное конструирование) за короткий промежуток времени может изменить свойства почв и параметры их функционирования. Косвенное антропогенное воздействие проявляется в изменении основных факторов почвообразования: техногенные отложения, городской остров тепла, интродуцированная растительность. Сочетания прямых и косвенных факторов антропогенного воздействия проявляются в уникальном разнообразии городских почв (Прокофьева и Герасимова, 2018), а возможность адаптации к этим воздействиям определяет устойчивость их экологического функционирования (Терехова и др., 2014)
Традиционные экологические оценки почв городов акцентировали внимание на факторах их деградации и сопряженных рисках для здоровья населения Строганова и др., 2003). В результате городские почвы можно считать наиболее недооцененным экологическим ресурсом, что парадоксально сочетается с их высокой экономической стоимостью (Макаров и др., 2021). Современные концепции устойчивого развития городов уделяют основное внимание экологическим функциям и экосистемным сервисам городской зеленой инфраструктуры: зеленых насаждений и почв (Цветнов и др., 2019). Депонирование углерода – важнейшая экологическая функция почв, обеспечивающая реализацию таких экосистемных сервисов как увеличение плодородия, сохранение биоразнообразия, снижение воздействия на климат, поглощение поллютантов и обеспечение условий роста зеленых насаждений (Добровольский и Никитин, 1990). Оценка потоков и запасов углерода почвы приобретает особую актуальность в связи со стремительным развитием международных и российских принципов углеродной нейтральности, нацеленных на компенсацию эмиссии парниковых газов за счет его депонирования в биомассе и почвах (Карелин и др., 2021; Указ Президента РФ от 8 февраля 2021 г. N 76; N 296- ФЗ от 02.07.2021).
Степень разработанности темы
В сравнении с почвами естественных и агроэкосистем, поглощение и накопление углерода в почвах городов остается малоизученным, а имеющиеся данные – слабо систематизированными. Локальные исследования (Lv et al., 2016) и литературные обзоры (Водяницкий, 2015) показывают, что запасы углерода в городских почвах могут быть сопоставимы с естественными аналогами и даже превышать их.
В то же время многие работы свидетельствуют об интенсивной минерализации органического углерода городских почв, приводящей к высокой эмиссии СО2 (Можарова и др., 2018). Показана высокая неоднородность и изменчивость потоков и запасов углерода в почвах городов (Weissert et al., 2016), однако факторы этой пространственно-временной динамики остаются малоизученными.
Цель работы – оценить экологические факторы, определяющие закономерности пространственной неоднородности и временной динамики запасов углерода в почвах городов, условия и механизмы их накопления и устойчивости.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Запасы и потоки углерода в городских почвах (обзор литературы)
1.1. Роль почвы в балансе углерода наземных экосистем в контексте климатических изменений и стремления к углеродной нейтральности

Биогеохимический цикл углерода и его определяющая роль в развитии жизни на планете, является объектом многих фундаментальных исследований (Карелин и Замолодчиков, 2008; Заварзин и др., 2007). Запасы углерода в атмосфере, океане и наземных экосистемах, а также потоки углерода между этими основными пулами определяют углеродный баланс и играют важную роль в глобальных экологических процессах, таких как изменение климата, формирование первичной продукции и пищевых цепей, образование и устойчивое функционирование почв. Запасы и потоки углерода, а также естественные и антропогенные факторы, определяющие их пространственную неоднородность и временную динамику, не только вызывают все больший интерес ученых, но и привлекают повышенное внимание широкой и разноплановой аудитории от политиков до экоактивистов. Эмиссия и поглощение углекислого газа входят в повестки крупнейших международных совещаний (например, ежегодные конференции по изменению климата (COP) под эгидой ООН), межправительственных соглашений (Киотский протокол, Парижские соглашения) и консорциумов, таких как Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК; www.ipcc.ch). Задачи количественной оценки, прогнозирования и моделирования потоков и запасов углерода решаются в рамках многих международных и национальных проектов, например, глобальный углеродный проект (www.globalcarbonproject.org), глобальный углеродный атлас (www.globalcarbonatlas.org), глобальные сети мониторинга эмиссии парниковых газов FLUXNET (www.fluxnet.ornl.gov) и ICOS (www.icos-cp.eu), центр анализа информации о диоксиде углерода (www.cdiac.esd.ornl.gov) и другие.
При всей разноплановости и разнонаправленности этих проектов, подходов и инициатив, их общая логика сводится к следующим базовым принципам: 1) наличие явной взаимосвязи между глобальными климатическими изменениями, начиная со второй половины двадцатого века, и увеличением концентрации парниковых газов (в первую очередь СО2 и CH4) в атмосфере; 2) преимущественно антропогенный характер дополнительной эмиссии парниковых газов, включая как прямые (сжигание топлива, сельское хозяйство, промышленность), так и косвенные (изменение землепользования) воздействия; 3) необходимость достижения углеродной нейтральности за счет увеличения поглощения углерода из атмосферы и снижения эмиссии. Исходя из этой логики целеполагание климатической повестки можно сформулировать как необходимость уменьшить количество углерода в атмосферном пуле за счет снижения антропогенной эмиссии парниковых (климатически активных) газов и увеличения запасов углерода и времени его пребывания в других пулах, в первую очередь – в наземных экосистемах.
Вышедший в 2022 году 6-й рамочный доклад МГЭИК (Lynn, Peeva, 2021) – первый после принятия Парижских соглашений, — показал, что традиционная цель не допустить глобального потепления на более, чем +1.5 °C, по всей видимости, не будет достигнута (Рис. 1).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Указ Президента РФ от 8 февраля 2021 г. N 76 “О мерах по реализации государственной научно-технической политики в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений.” 2021.
2. United Nations (UN). World Urbanization Prospects 2018: Highlights (ST/ESA/SER.A/421). UN, 2019.
3. Базилевич Н. И. Биологическая продуктивность экосистем северной Евразии. Москва: Академический научно-издательский, производственно- полиграфический и книгораспространительский центр Российской академии наук "Издательство “Наука”, 1993. 293 c.
4. Визирская М. М. Функционально-экологическая оценка лесных
подзолистых почв в условиях Московского мегаполиса (на примере ЛОД РГАУ- МСХА им. К.А. Тимирязева): дис. …канд. биол. наук: 03.02.08: защищена 11.11.2014. Визирская Мария Михайловна. Москва, 2014. 156 с.
5. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева
Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Смоленск: Ойкумена, 2003. 268 с.
6. Горбов С. Н. Генезис, классификация, экологическая роль городских почв юга Европейской части России (на примере Ростовской агломерации): дис. …докт. биол. наук: 03.02.13: защищена 15.10.2018. Горбов Сергей Николаевич. Москва, 2018. 448 с.
7. Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. Москва: МАИК "Наука/Интерпериодика", 1990. 261 с.
8. Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв. Москва: Изд-во Моск. ун-та, 2012. 413 с.
9. Карелин Д. В., Замолодчиков Д. Г. Углеродный обмен в криогенных экосистемах. Москва: Наука, 2008. 344 с.

Весь текст будет доступен после покупки