ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2026-2-10ecodag-3716Research ArticleЭКОЛОГИЯECOLOGYСезонная и суточная изменчивость потоков CO2 и CH4 у поверхности почвы в лесных и травянистых экосистемах черноморского побережья Краснодарского краяSeasonal and daily variability of CO2 and CH4 fluxes at the soil surface in forest and grassland ecosystems of the Black Sea coast of Krasnodar Territory, Russiahttps://orcid.org/0009-0000-2763-8344КочкинаМ. В.KochkinaM. V.

Маргарита В. Кочкина, инженер лаборатории экспериментальной физики океана

117997 г. Москва, Нахимовский проспект, 36

Тел. +79067835460

Margarita V. Kochkina, Engineer, Laboratory of Experimental Ocean Physics

36 Nakhimovsky Prospekt, Moscow, 117997

Tel. +79067835460

moreinty@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0004-5027-7750КарпунинаД. А.KarpuninaD. A.

Дарья А. Карпунина

Москва

Daria A. Karpunina

Moscow

https://orcid.org/0009-0008-7806-0659ЛеоноваД. С.LeonovaD. S.

Дарья С. Леонова

Москва

Daria S. Leonova

Moscow

https://orcid.org/0009-0008-5702-1693ПушкинВ. В.PushkinV. V.

Владимир В. Пушкин

Геленджик

Vladimir V. Pushkin

Gelendzhik

https://orcid.org/0000-0002-6144-5826ОльчевА. В.OlchevA. V.

Александр В. Ольчев

Москва

Alexander V. Olchev

Moscow

https://orcid.org/0000-0003-1708-1428ПолухинА. А.PolukhinA. A.

Александр А. Полухин

Москва

Alexander A. Polukhin

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-4296-5121ГулевС. К.GulevS. K.

Сергей К. Гулев

Москва

Sergey K. Gulev

Moscow

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияInstitute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian FederationМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваРоссияFaculty of Geography, Lomonosov Moscow State UniversityRussian FederationЮжное отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияSouthern Branch of the P.P. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Московский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваРоссияInstitute of Oceanology, Russian Academy of Sciences; Faculty of Geography, Lomonosov Moscow State UniversityRussian Federation202603082026212114‐124Copyright © Кочкина М.В., Карпунина Д.А., Леонова Д.С., Пушкин В.В., Ольчев А.В., Полухин А.А., Гулев С.К., 20262026Кочкина М.В., Карпунина Д.А., Леонова Д.С., Пушкин В.В., Ольчев А.В., Полухин А.А., Гулев С.К.Kochkina M.V., Karpunina D.A., Leonova D.S., Pushkin V.V., Olchev A.V., Polukhin A.A., Gulev S.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/3716

В работе представлена оценка влияния опада и структуры растительного покрова на потоки диоксида углерода (CO2) и метана (CH4) у поверхности почвы в природных экосистемах черноморского побережья Северного Кавказа. Полевые исследования проводились на карбоновом полигоне Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Краснодарский край, район Геленджика) в летние сезоны 2024 и 2025 годов с использованием автоматической почвенной камеры и портативного инфракрасного газоанализатора LI‐7810. Одновременно с измерениями почвенных потоков проводились наблюдения за температурой и влажностью почвы. Установлено, что наличие растительного опада приводит к увеличению эмиссии CO2 за счёт усиления дыхательной активности почвенных микроорганизмов и растений, а также одновременно усиливает процессы метанотрофии, обеспечивая дополнительное поглощение CH4. Отмечена выраженная сезонная и суточная изменчивость интенсивности газообмена, обусловленная температурно‐влажностными условиями и типом растительности. Наибольшие значения потоков CO2 и CH4 зафиксированы на травянистых участках, отличающихся более высокой инсоляцией и интенсивным прогревом почвы. Полученные результаты восполняют дефицит данных наблюдений для черноморского побережья Северного Кавказа и подтверждают их высокую чувствительность к климатическим колебаниям. Материалы исследования могут быть использованы для уточнения параметров моделей углеродного цикла, совершенствования национальной системы мониторинга парниковых газов и разработки региональных стратегий адаптации к климатическим изменениям.

This paper evaluates the influence of plant litter and vegetation structure on soil fluxes of carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) in natural ecosystems on the Black Sea coast of the North Caucasus. Field studies were conducted at a carbon supersite operated by the P.P. Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences in the Gelendzhik district of Krasnodar Territory during the summers of 2024 and 2025. An automatic soil chamber and a LI‐7810 infrared gas analyser were used in the study. In addition, soil flux, temperature, and moisture measurements were conducted. The presence of plant litter was found to increase CO2 emissions, while simultaneously enhancing methanotrophic processes and promoting CH4 uptake. Significant seasonal and daily variability in gas exchange was observed due to variations in temperature, humidity and vegetation types. The highest CO2 and CH4 fluxes were recorded in grassy areas with better insolation and intense soil warming. A stable dependence of fluxes on soil temperature and moisture was revealed. The results obtained fill a gap in observational data for the region where aridity is increasing and abnormal weather events are becoming more frequent. Therefore, research into carbon exchange is particularly relevant. This study can improve the accuracy of carbon cycle models, develop a national monitoring network for greenhouse gas fluxes and propose regional adaptation strategies to climate change.

Потоки CO2потоки CH4растительный опадуглеродный циклпочвенное дыханиеметанотрофиялесные экосистемытравянистые экосистемыСеверный КавказCO2 fluxesCH4 fluxesplant littercarbon cyclesoil respirationmethanotrophyforest ecosystemsgrassland ecosystemsNorthern CaucasusАвторы выражают признательность Институту океанологии РАН за помощь в организации полевых работ на карбоновом полигоне в районе Геленджика. Работа выполнена при финансовой поддержке темы госзадания (проект № FMWE‐2023‐0001).The authors would like to acknowledge the assistance of the Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences in organising fieldwork at the carbon site near Gelendzhik. This work was carried out with financial support from a state funding programme (project No. FMWE‐2023‐0001).ReferencesChapin F.S., Matson P.A., Mooney H.A. Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. Springer, New York. 2002. 436 p.Chapin F.S., Matson P.A., Mooney H.A. Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. Springer, New York, 2006, 436 p.Olchev A.V. Estimation of Carbon Dioxide and Methane Emissions and Absorption by Land and Ocean Surfaces in the 21st Century // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2025. V. 61. P. 74–100. DOI: 10.1134/S0001433825701166Olchev A.V. Estimation of Carbon Dioxide and Methane Emissions and Absorption by Land and Ocean Surfaces in the 21st Century. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2025, vol. 61, pp. 74–100. DOI: 10.1134/S0001433825701166Bond‐Lamberty B., Ballantyne A., Berryman E., Fluet‐Chouinard E., Jian J., Morris K.A., Rey A., Vargas R. Twenty years of progress, challenges, and opportunities in measuring and understanding soil respiration // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2024. V. 129. N 2. 26 p. https://doi.org/10.1029/2023JG007637Bond‐Lamberty B., Ballantyne A., Berryman E., Fluet‐Chouinard E., Jian J., Morris K.A., Rey A., Vargas R. Twenty years of progress, challenges, and opportunities in measuring and understanding soil respiration. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2024, vol. 129, no. 2, 26 p. https://doi.org/10.1029/2023JG007637Schaufler G., Kitzler B., Schindlbacher A., Skiba U., Sutton M.A., Zechmeister‐Boltenstern S. Greenhouse gas emissions from European soils under different land use: effects of soil moisture and temperature // European Journal of Soil Science. 2010. V. 61. P. 683–696. https://doi.org/10.1111/j.1365‐2389.2010.01277.xSchaufler G., Kitzler B., Schindlbacher A., Skiba U., Sutton M.A., Zechmeister‐Boltenstern S. Greenhouse gas emissions from European soils under different land use: effects of soil moisture and temperature. European Journal of Soil Science, 2010, vol. 61, pp. 683–696. https://doi.org/10.1111/j.1365‐2389.2010.01277.xPrescott C.E. Litter decomposition: What controls it and how can we alter it to sequester more carbon in forest soils? // Biogeochemistry. 2010. V. 101. P. 133–149. DOI: 10.1007/s10533‐010‐9439‐0Prescott C.E. Litter decomposition: What controls it and how can we alter it to sequester more carbon in forest soils? Biogeochemistry, 2010, vol. 101, pp. 133–149. DOI: 10.1007/s10533‐010‐9439‐0Zhang L. et al. Non‐Native Plant Litter Enhances Soil Carbon Dioxide Emissions in an Invaded Annual Grassland // PLoS ONE. 2014. V. 9. 8 p. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0092301Zhang L. et al. Non‐Native Plant Litter Enhances Soil Carbon Dioxide Emissions in an Invaded Annual Grassland. PLoS ONE, 2014. vol. 9, 8 p. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0092301Sayer E.J. Using experimental manipulation to assess litter effects // Biological Reviews. 2006. V. 81. N 1. P. 1–31. DOI: 10.1017/S1464793105006846Sayer E.J. Using experimental manipulation to assess litter effects. Biological Reviews, 2006, vol. 81, no. 1, pp. 1–31. DOI: 10.1017/S1464793105006846Cotrufo M.F., Wallenstein M., Boot C., Denef K., Paul E. Microbial Efficiency‐Matrix Stabilization (MEMS) framework integrates plant litter decomposition with soil organic matter stabilization: do labile plant inputs form stable soil organic matter? // Global Change Biology. 2013. V. 19. P. 988–995.Cotrufo M.F., Wallenstein M., Boot C., Denef K., Paul E. Microbial Efficiency‐Matrix Stabilization (MEMS) framework integrates plant litter decomposition with soil organic matter stabilization: do labile plant inputs form stable soil organic matter? Global Change Biology. 2013, vol. 19, pp. 988–995.Кочкина М.В., Солдаткина М.А., Сатосина Е.М., Ильичев И.А., Романенко В.А., Кременецкий В.В., Ольчев А.В., Гулев С.К. Пространственная и временная изменчивость потоков диоксида углерода и метана у поверхности почвы на береговом участке карбонового полигона в Краснодарском крае // Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2023. Т. 3. N 4. С. 58–64.Kochkina M.V., Soldatkina M.A., Satosina Ye.M., Il'ichev I.A., Romanenko V.A., Kremenetskiy V.V., Ol'chev A.V., Gulev S.K. Spatial and temporal variability of carbon dioxide and methane fluxes near the soil surface in the coastal area of the carbon polygon in Krasnodar Krai. Groznenskii estestvennonauchnyi byulleten' [Grozny Natural Science Bulletin]. 2023, vol. 8, no. 4(34), pp. 58–64. (In Russian)Wang B., Zha T. S., Jia X., Wu B., Zhang Y. Q., Qin S. G., Soil moisture modifies respiration/flux response to temperature // Biogeosciences. 2014. V. 11. P. 259–268. DOI: 10.5194/bg‐11‐259‐2014Wang B., Zha T.S., Jia X., Wu B., Zhang Y.Q., Qin S.G. Soil moisture modifies respiration/flux response to temperature. Biogeosciences, 2014, vol. 11, pp. 259–268. DOI: 10.5194/bg‐11‐259‐2014Blagodatskaya E., Kuzyakov Y. Mechanisms of real and apparent priming effects and their dependence on soil microbial biomass and community structure: critical review // Biology and Fertility of Soils. 2008. V. 45. P. 115–13. DOI: 10.1007/s00374‐008‐0334‐yBlagodatskaya E., Kuzyakov Y. Mechanisms of real and apparent priming effects and their dependence on soil microbial biomass and community structure: critical review. Biology and Fertility of Soils, 2008, vol. 45, pp. 115–131. DOI: 10.1007/s00374‐008‐0334‐yKuzyakov Y. Priming effects: interactions between living and dead organic matter // Soil Biology & Biochemistry. 2010. V. 42. P. 1363–1371. DOI: 10.1016/j.soilbio.2010.04.003Kuzyakov Y. Priming effects: interactions between living and dead organic matter. Soil Biology & Biochemistry, 2010, vol. 42, pp. 1363–1371. DOI: 10.1016/j.soilbio.2010.04.003Гулев С.К., Ольчев А.В. Карбоновые полигоны: мониторинг, геоинформационные системы, секвестрационные технологии. Москва: Научный мир, 2025. 420 с.Gulev S.K., Olchev A.V. Karbonovye poligony: monitoring, geoinformatsionnye sistemy, sekvestratsionnye tekhnologii [Carbon Polygons: Monitoring, Geographic Information Systems, and Sequestration Technologies]. Moscow, Nauchny Mir Publ., 2025, 420 p. (In Russian)Куричева О.А., Авилов В.К., Варлагин А.В., Гитарский М.Л., Дмитриченко А.А. и др. Мониторинг экосистемных потоков парниковых газов на территории России: сеть RuFlux // Известия РАН. Серия Географическая. 2023. Т. 87. N 4. С. 512–535. https://doi.org/10.31857/S2587556623040052Kuricheva O.A., Avilov V.K., Varlagin A.V., Gitarskii M.L., Dmitrichenko A.A., et al. Monitoring of ecosystem fluxes of greenhouse gases in Russia: the RuFlux network. Izvestiya Rossiiskaya Akademii Nauk, Seriya Geograficheskaya, 2023, vol. 87, no. 4, pp. 512–535. (In Russian) https://doi.org/10.31857/S2587556623040052Методические рекомендации для организации проведения метеорологических наблюдений, измерений потоков парниковых газов и составляющих углеродного баланса на карбоновых полигонах и их обработки. URL: https://car‐ bonpolygons.ru/assets/EC‐meteo‐observationsguide. pdf (дата обращения: 26.09.2025)Methodological recommendations for organizing meteorological observations, measuring greenhouse gas flows and carbon balance components at carbon polygons and their processing. Available at: (accessed 26.09.2025). (In Russian)Bowden R.D., Newkirk K.M., Rullo G.M. Carbon dioxide and methane fluxes by a forest soil under laboratory‐controlled moisture and temperature conditions // Soil Biology and Biochemistry. 1998. V. 30. N 12. P. 1591–1597.Bowden R.D., Newkirk K.M., Rullo G.M. Carbon dioxide and methane fluxes by a forest soil under laboratory‐controlled moisture and temperature conditions. Soil Biology and Biochemistry. 1998, vol. 30, no. 12, pp. 1591–1597.Jiang J., Wang, Y.‐P., Zhang, H., Yu, M., Liu, F., Xia, S., Yan, J. et al. Contribution of Litter Layer to Greenhouse Gas Fluxes between Atmosphere and Soil Varies with Forest Succession // Forests. 2022. V. 13. N 4. Article id: 544. https://doi.org/10.3390/f13040544Jiang J., Wang Y.‐P., Zhang H., Yu M., Liu F., Xia S., Yan J., et al. Contribution of litter layer to greenhouse gas fluxes between atmosphere and soil varies with forest succession. Forests, 2022, vol. 13, no. 4, article id: 544. https://doi.org/10.3390/f13040544Leitner S., Sae‐Tun O., Kranzinger L., Zechmeister‐Boltenstern S., Zimmermann M. Contribution of litter layer to soil greenhouse gas emissions in a temperate beech forest // Plant and Soil. 2016. V. 403. P. 455–469. https://doi.org/10.1007/s11104‐015‐2771‐3Leitner S., Sae‐Tun O., Kranzinger L., Zechmeister‐Boltenstern S., Zimmermann M. Contribution of litter layer to soil greenhouse gas emissions in a temperate beech forest. Plant and Soil, 2016, vol. 403, pp. 455–469. https://doi.org/10.1007/s11104‐015‐2771‐3Walkiewicz A., Rafalska A., Bulak P., Bieganowski A., Osborne B. How Can Litter Modify the Fluxes of CO2 and CH4 from Forest Soils? A Mini‐Review // Forests. 2021. V. 12. Article id: 1276. https://doi.org/10.3390/f12091276Walkiewicz A., Rafalska A., Bulak P., Bieganowski A., Osborne B. How can litter modify the fluxes of CO₂ and CH₄ from forest soils? A mini‐review. Forests, 2021, vol. 12, article id: 1276. https://doi.org/10.3390/f12091276

The authors declare that there are no conflicts of interest present.