Изменение почв и компонентов цикла углерода в ходе восстановительной сукцессии после сплошной рубки в средней тайге европейского северо-востока России

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-74-10007

НазваниеИзменение почв и компонентов цикла углерода в ходе восстановительной сукцессии после сплошной рубки в средней тайге европейского северо-востока России

Руководитель Старцев Виктор Викторович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук" , Республика Коми

Конкурс №85 - Конкурс 2023 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-108 - Почвоведение

Ключевые слова Бореальные леса, лесозаготовка, почвенное органическое вещество, потоки углерода

Код ГРНТИ68.05.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Бореальные леса составляют основу ландшафтов Российской Федерации. Основные современные изменения рассматриваемого биома связаны с различными аспектами антропогенной деятельности. В первую очередь изменения лесных экосистем связаны с рубками. Активизация современных исследований вырубок связана с осознанием роли таежных экосистем и лесных почв в общепланетарных циклах углерода, и регулировании биогеохимических циклов. Но при этом в научных публикациях отсутствуют количественные оценки различных пулов углерода во вторичных лесах и почвах. Проект предусматривает изучение естественных ненарушенных почв бореальных лесов и почв, подвергшихся техногенной нагрузке, на европейском северо-востоке России с привлечением специалистов в области почвоведения, химии почв, геоботаники и лесоведения. В ходе выполнения проекта впервые для европейского северо-востока России будет оценено влияние использования многофункциональных комплексов при сплошнолесосечных рубках на почвы. Будут охарактеризованы свойства антропогенно преобразованных почв, сохранность механических нарушений в почвах, особенности почвенного органического вещества. При выполнении проекта также планируется оценить особенности лесовозобновления на всех технологических элементах вырубки. Будет оценена эмиссия углекислого газа с поверхности почв отдельных технологических элементов вырубки. В ходе выполнения проекта предусмотрено проведение полевых и лабораторных исследований с применением, как классических, так и современных методов. Фундаментальность исследований заключается в детальном исследовании различных компонентов лесных экосистем, выявлении взаимосвязей, прогнозировании изменений компонентов среды и возможности аппроксимации полученных данных на схожие объекты. Практическая значимость исследования заключается в комплексной оценке современного антропогенного влияния на экосистемы Севера и разработке на их основе научного обоснования оптимальных технологических процессов для последующего учета их как в производстве, так фундаментальных аспектах изменения природных систем.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Наши результаты свидетельствуют о том, что уровень техногенной нагрузки при проведении рубки леса влияет на скорость последующего восстановления нижних ярусов растительности. На волоках, как в колеях, так и на межколейных пространствах, участки с тремя и десятью проездами различались по составу и структуре растительных сообществ. Это в первую очередь выражалось в усилении ценотических позиций сорных видов и видов-гигрофитов на более нарушенных площадках. Выравнивание колей на волоках без дополнительных приемов рекультивации привело к замедлению процессов восстановления растительности. Исходя из полученных результатов, можно сказать о том, что в фоновом хвойно-лиственном насаждении чернично-зеленомошного типа количество ежегодно поступающего древесного опада колеблется в зависимости от климатических условий. На вырубках поступление опада не связано с конкретным технологическим участком, что связано с открытым пространством вырубки, способствующей равномерному распространению отмерших растительных остатков. При этом на волоках наблюдается минимальное количество древесного опада, из-за обеднения древесной растительности растений, тогда как на пасечных участках его запас несколько выше В результате анализа динамики естественного возобновления после сплошной рубки леса выявлено, что морфометрические показатели деревьев хвойно-лиственного древостоя и подроста характеризуются высокой лабильностью. Преобладают некрупные деревья и мелкий подрост. Древостой и подрост характеризуются как «здоровые». Начальный этап обследования возобновления на вырубке показал неравномерность заселения территории древесными растениями на большей части и отдельных технологических элементах. Относительно хорошая равномерность заселения ее древесными растениями выявлена только на волоках в колеях с преимущественным возобновлением мелколиственных пород. При сильной захламленности порубочными остатками вырубки возобновление отсутствует. На участках с выровненными колеями возобновительный процесс начинается только на третий год после рубки. Проведенные комплексные исследования позволили выявить, что современные лесозаготовительные мероприятия с использованием колесной техники существенно изменяют запасы углерода в лесных экосистемах. В составе деловой древесины выноситься около 2/3 углерода биомассы, еще около 30% от углерода фитомассы представлено порубочными остатками, которые, вероятно, будут являться длительным источником увеличения поступления углекислого газа с территории вырубок в течение первых десятилетий. В первый год после сплошной рубки достоверные различия в надземной биомассе растений напочвенного покрова не выявлены, но отмечены структурные изменения во вкладе отдельных компонентов в общие запасы, обусловленные активным зарастанием вырубки травянистыми растениями. Показано, что происходит существенное перераспределение пулов углерода, на вырубке наблюдается увеличение запасов углерода в составе КДО. Запасы углерода в почвах практически не изменяются, но при этом на 20% территории происходит турбирование верхних горизонтов почв и соответственно может происходить изменение степени стабилизации органического вещества в верхних горизонтах. Неучтенным остается вынос углерода латеральным стоком по волокам. Установлено, что в результате сплошной рубки среднетаежного хвойно-лиственного леса поступление опада на поверхность почвы сократилось в 42 раза, тогда как поступление углерода в атмосферу с дыханием почвы в течение бесснежного (май-октябрь) незначительно возросло. Полученные данные найдут применение при оценке влияния сплошных рубок на углеродный цикл таежных экосистем

Публикации

1. Дымов А.А., Осипов А.Ф., Старцев В.В., Горбач Н.М., Севергина Д.А., Огородняя С.А., Манов А.В.Кутявин И.Н. Carbon Pools and Fluxes in Mixed Coniferous–Small-Leaved Forests and Clearcut Areas Eurasian Soil Science, 2024, Vol. 57, No. 11, pp. 1867–1878 (год публикации - 2024)
10.1134/S1064229324601847

2. Кутявин И.Н., Манов А.В., Старцев В.В., Дымов А.А. Влияние лесозаготовительной техники на динамику естественного возобновления леса после рубки хвойно-лиственного насаждения средней тайги Теоретическая и прикладная экология, №3. С. 123-132 (год публикации - 2024)
10.25750/1995-4301-2024-3-123-132

3. Старцев В.В., Севергина Д.А., Мазур А.С., Дымов А.А. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО МЕХАНИЧЕСКИ НАРУШЕННЫХ ПОЧВ ВЫРУБОК (СРЕДНЯЯ ТАЙГА, РЕСПУБЛИКА КОМИ) Почвоведение. Горизонты будущего. 2024, Москва, Сборник тезисов докладов восьмой конференции молодых ученых Почвенного института им. В.В. Докучаева. Москва, 16-20 сентября 2024 г.М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2024. – 310 с. (год публикации - 2024)

4. Дымов А.А., Старцев В.В., Осипов А.Ф., Дубровский Ю.А., Кутявин И.Н., Севергина Д.А. Влияние интенсивности механической трансформации почв при заготовке древесины на восстановление растительности, почвенное органическое вещество и эмиссию углекислого газа Биологические проблемы Севера, Магадан, Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7–11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. Москва : Знание-М, 2024. – 321 с. (год публикации - 2024)

5. Горбач Н.М., Старцев В.В., Севергина Д.А., Паюсова И.В., Дымов А.А. Химический состав лизиметрических вод в естественном лесу и на вырубке Лесные экосистемы бореальной зоны: биосферная роль, биоразнообразие, экологические риски, Красноярск, Материалы международной конференции, Красноярск, 16–20 сентября 2024 года. – Красноярск : ИНСТИТУТ ЛЕСА ИМ. В.Н. СУКАЧЕВА СО РАН – ОБОСОБЛЕННОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ФИЦ КНЦ СО РАН, 2024. – 463 с. (год публикации - 2024)

6. Осипов А.Ф., Дымов А.А. ДЫХАНИЕ ПОЧВЫ ВОЛОКОВ НА ВЫРУБКЕ СРЕДНЕТАЕЖНОГО ХВОЙНО- ЛИСТВЕННОГО НАСАЖДЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЧИСЛА ПРОХОДОВ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Лесные экосистемы бореальной зоны: биосферная роль, биоразнообразие, экологические риски, Красноярск, Материалы международной конференции, Красноярск, 16–20 сентября 2024 года. – Красноярск : ИНСТИТУТ ЛЕСА ИМ. В.Н. СУКАЧЕВА СО РАН – ОБОСОБЛЕННОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ФИЦ КНЦ СО РАН, 2024. – 463 с. (год публикации - 2024)

7. Севергина Д.А., Арзубов П.А., Паюсова И.В., Осипов А.Ф., Дымов А.А. Оценка качественного и количественного состава древесного опада и его роли в поступлении углерода на вырубке ВЕСТНИК ПОВОЛЖСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: ЛЕС. ЭКОЛОГИЯ. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ , № 1 (65). С. 19-32. (год публикации - 2025)
10.25686/2306-2827.2025.1.19

8. Дубровский Ю.А., Старцев В.В. Изменения состава и структуры нижних ярусов растительных сообществ на участках вырубки с разным уровнем техногенной нагрузки в средней тайге Республика Коми Лесоведение, № 2, с. 252–264 (год публикации - 2025)

9. Огородняя С.А. Изменение порового пространства подзолистых почв в результате применения колесной лесозаготовительной техники (Средняя тайга, Республика Коми) Почвы – опора России, Казань, Тезисы докладов IX съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Казань, 12-16 августа 2024 г.). /Отв. ред.: П.В. Красильников, Н.О. Ковалева, Е.М. Столпникова. – Москва-Казань: МАКС-Пресс. 2024. 800 с. (год публикации - 2024)

10. Старцев В.В., Севергина Д.А., Дымов А.А. ИЗМЕНЕНИЯ ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА И АЗОТА В ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ ПОСЛЕ СПЛОШНОЙ РУБКИ ПРИ РАЗНОЙ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКЕ (СРЕДНЯЯ ТАЙГА, РЕСПУБЛИКА КОМИ) Почвы – опора России, Казань, Тезисы докладов IX съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Казань, 12-16 августа 2024 г.). /Отв. ред.: П.В. Красильников, Н.О. Ковалева, Е.М. Столпникова. – Москва-Казань: МАКС-Пресс. 2024. 800 с. (год публикации - 2024)

11. Дымов А.А., Старцев В.В., Осипов А.Ф., Кутявин И.Н. Изменение распределения углерода в различных пулах лесной экосистемы после сплошной рубки Почвы – опора России, Казань, Тезисы докладов IX съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Казань, 12-16 августа 2024 г.). /Отв. ред.: П.В. Красильников, Н.О. Ковалева, Е.М. Столпникова. – Москва-Казань: МАКС-Пресс. 2024. 800 с. (год публикации - 2024)

12. Паюсова И.В., Старцев В.В., Горбач Н.М., Дымов А.А. Сезонная динамика форм железа и алюминия в почвах вырубки (средняя тайга Республики Коми) Почва как компонент биосферы: актуальные проблемы в условиях изменений климата, Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 120-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР В.А. Ковды / ИФХиБПП РАН., Пущино: 2024. – 200 с. (год публикации - 2024)

13. Севергина Д.А. Изменения содержания и состава органического вещества среднетаежных подзолистых почв в первые годы после сплошной рубки Почвы – опора России, Казань, Тезисы докладов IX съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Казань, 12-16 августа 2024 г.). /Отв. ред.: П.В. Красильников, Н.О. Ковалева, Е.М. Столпникова. – Москва-Казань: МАКС-Пресс. 2024. 800 с. (год публикации - 2024)

14. Броварова Д.А., Старцев В.В., Дымов А.А. Амфифильные свойства лабильного органического вещества почв в первые годы после рубки древостоя Издательство: Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, Сыктывкар, Республика Коми, Россия, Броварова Д.А., Старцев В.В., Дымов А.А. Актуальные проблемы биологии и экологии : XXXII Всероссийская молодежная научная конференция (с элементами научной школы) : материалы докладов : 17–21 марта 2025 г., Сыктывкар, Республика Коми, Россия / ред. В. В. Старцев. – Сыктывкар : ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 2025. – 205 с. (год публикации - 2025)