Сезонная и суточная изменчивость потоков CO₂ и CH₄ у поверхности почвы в лесных и травянистых экосистемах черноморского побережья Краснодарского края

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.

1. Chapin F.S., Matson P.A., Mooney H.A. Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. Springer, New York. 2002. 436 p.

2. 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/S0001433825701166

3. Bond‐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/10.1029/2023JG007637

4. Schaufler 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.x

5. Prescott 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/s10533‐010‐9439‐0

6. Zhang 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.0092301

7. Sayer E.J. Using experimental manipulation to assess litter effects // Biological Reviews. 2006. V. 81. N 1. P. 1–31. DOI: 10.1017/S1464793105006846

8. 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. V. 19. P. 988–995.

9. 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.

10. 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‐11‐259‐2014

11. Blagodatskaya 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‐y

12. Kuzyakov Y. Priming effects: interactions between living and dead organic matter // Soil Biology & Biochemistry. 2010. V. 42. P. 1363–1371. DOI: 10.1016/j.soilbio.2010.04.003

13. Гулев С.К., Ольчев А.В. Карбоновые полигоны: мониторинг, геоинформационные системы, секвестрационные технологии. Москва: Научный мир, 2025. 420 с.

14. 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/S2587556623040052

15. Методические 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)

16. 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.

17. 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/f13040544

18. Leitner 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/s11104‐015‐2771‐3

19. Walkiewicz 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/f12091276