ВЛИЯНИЕ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА УГЛЕРОДНЫЙ БАЛАНС НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА В ПОСТАГРОГЕННЫХ БЕРЕЗОВЫХ ЛЕСАХ

П. С. Широких, С. Н. Жигунова, В. Д. Гимазетдинов, И. Р. Туктамышев, Э. З. Баишева, И. Г. Бикбаев, В. Б. Мартыненко, Д. М. Гулов, Д. Т. Габбасова, М. Р. Ахметова, Д. Р. Харисов

Abstract


Заброшенные сельскохозяйственные земли (залежи) – важный резерв увеличения углеродного потенциала экосистем за счет депонирования углерода в древостое. Влияние лесохозяйственных мероприятий на углеродный баланс таких экосистем изучено недостаточно. Целью работы была оценка влияния прореживания древостоя на эмиссию CO₂ в почвенно-приземном комплексе (совокупность почвы, подстилки и травяного яруса, включая корни всех растений, находящиеся в этом слое) в молодом березняке на постагрогенной залежи. Исследования проведены в широколиственно-лесной зоне Республики Башкортостан в вегетационный сезон 2025 года на следующих пробных площадях: контроль (число деревьев – 3607 шт./га) и два варианта опыта (прореживание до целевой плотности 1000 и 800 шт./га, по три пробных площади в каждом варианте). Потоки CO₂ измерялись статическим камерным методом с использованием портативных газоанализаторов (Li‑Cor 7810). Значения чистого экосистемного обмена (NEE – Net Ecosystem Exchange) и дыхания экосистемы (Reco – Respiration of Ecosystem) во всех вариантах были положительными на протяжении всего периода наблюдений, что свидетельствует о доминировании эмиссии CO₂ над его поглощением в напочвенном покрове. Прореживание древостоя до 1000 шт./га привело к наиболее существенному (в 2–4 раза) снижению удельных потоков CO₂ по сравнению с контролем, что связано с развитием фотосинтетически активного травяного яруса (проективное покрытие увеличилось с 25 до 50%). Суммарный нетто-экосистемный обмен CO₂ (NEE) за период май–октябрь на контрольной пробной площади составил 689 гС·м⁻², на пробных площадях при прореживании до 1000 шт./га – 281 гС·м⁻², до 800 шт./га – 490 гС·м⁻². Сезонные значения дыхания экосистемы (Reco) достигали 832 гС·м⁻² на контроле и снижались до 517 и 635 гС·м⁻² при прореживании до 1000 и 800 шт./га, что указывает на максимальное сокращение эмиссии при умеренном прореживании. Полученные результаты показывают, что умеренное прореживание (до 1000 шт./га) является эффективным инструментом краткосрочного управления углеродным балансом напочвенного покрова в молодых березняках на залежах и может быть рекомендовано при проектировании и оптимизации функционирования карбоновых ферм.


Keywords


залежные земли; береза повислая; напочвенный покров; потоки CO₂; Республика Башкортостан


Как процитировать материал

References


Список русскоязычной литературы

1. Глаголев МВ, Сабреков АФ, Казанцев ВС. Измерение газообмена на границе почва/атмосфера. Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета; 2010.

2. Глаголев МВ, Филиппов ИВ. Измерение потоков парниковых газов в болотных экосистемах. Ханты-Мансийск: Югорский государственный университет; 2011.

3. Дёмин ЕА, Миллер СС. Влияние температуры и влажности почвы на продуцирование диоксида углерода под действием различных способов основной обработки в условиях Зауралья. Зерновое хозяйство России. 2025;17(1):98-105. DOI: 10.31367/2079-8725-2025-96-1-98-105.

4. Дубровина ИА, Мошкина ЕВ, Туюнен АВ, Геникова НВ, Карпечко АЮ, Медведева МВ. Динамика свойств почв и экосистемные запасы углерода при разных типах землепользования (средняя тайга Карелии). Почвоведение. 2022;(9):1112-1125. DOI: 10.31857/S0032180X22090052.

5. Карелин ДВ, Люри ДИ, Горячкин СВ, Лунин ВН, Кудиков АВ. Изменение почвенной эмиссии диоксида углерода в ходе постагрогенной сукцессии в черноземной лесостепи. Почвоведение. 2015;(11):1354. DOI: 10.7868/S0032180X1511009X.

6. Курганова ИН, Лопес де Гереню ВО, Мякшина ТН, Сапронов ДВ, Хорошаев ДА, Аблеева ВА. Температурная чувствительность дыхания почв луговых ценозов в зоне умеренно-континентального климата: анализ данных 25-летнего мониторинга. Почвоведение. 2023;(9):1059-1076. DOI: 10.31857/S0032180X23600476.

7. Курганова ИН, Лопес Де Гереню ВО, Хорошаев ДА, Мякшина ТН, Сапронов ДВ, Жмурин ВА, Кудеяров ВН. Анализ многолетней динамики дыхания почв в лесном и луговом ценозах Приокско-Террасного биосферного заповедника в свете современных климатических трендов. Почвоведение. 2020; (10):1220-1236. DOI 10.31857/S0032180X20100111.

8. Курганова ИН, Маханцева ВА, Лебедева ТН, Лопес Де Гереню ВО, Кивалов СН, Волкова ТЮ, Ходжаева АК, Сапронов ДВ, Хорошаев ДА, Соколов ДА, Зинякова НБ, Митрохина ЕС, Личко ВИ, Семенов ВМ. Оценка основных пулов и потоков углерода в экосистеме постагрогенного березового леса на эколого-климатической станции "Пущино". Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 120-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР В.А. Ковды, г. Пущино. 2024:17-19.

9. Наквасина ЕН, Шумилова ЮН. Динамика запасов углерода при формировании лесов на постагрогенных землях. Изв. вузов. Лесн. журн. 2021;(1):46-59. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-46-59.

10. Перепечина ЮИ, Глушенков ОИ, Корсиков РС. Оценка лесов, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения в Брянской области. Лесотехнический журнал. 2015;5(1):74-84. DOI 10.12737/11265.

11. Терехин ЭА. Особенности лесовозобновления на залежных землях Среднерусской лесостепи. Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2022;86(4):594-604. DOI: 10.31857/S2587556622040112.

12. Туктамышев ИР, Федорова ЮА, Федоров НИ, Широких ПС. Закономерности современного использования заброшенных сельскохозяйственных земель в широколиственно-лесной и лесостепной зонах Республики Башкортостан. Экобиотех. 2022;5(3):152-160. DOI: 10.31163/2618-964X-2022-5-3-152-160.

13. Халилов ИИ, Хуснутдинов ИИ, Мирсияпов НИ, Гайсин РХ, Мухаметшина АР, Мусин ХГ. Изучение произрастания основных лесообразующих пород на неиспользуемых землях сельскохозяйственного назначения Республики Татарстан в контексте лесомелиорации и лесоразведения. International agricultural journal. 2025;68(2):679-700. DOI: 10.55186/25880209_2025_9_2_21.

14. Чумбаев АС, Прохорова НА, Миллер ГФ, Шарков ИН. Эмиссия СО2 из почв репрезентативных экосистем лесостепи Западной Сибири. Материалы международной конференции «Enviromis 2024». Томск. 2024:115-118.

Общий список литературы/Reference List

1. Glagolev MV, Sabrekov AF, Kazantsev VS. [Measuring gas exchange at the soil/atmosphere interface]. Tomsk: Izdatelstvo Tomskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta; 2010.

2. Glagolev MV, Filippov IV. [Measuring greenhouse gas fluxes in wetland ecosystems]. Khanty-Mansiysk: Yugorskiy gosudarstvennyy universitet; 2011.

3. Demin EA, Miller SS. [The influence of soil temperature and moisture on carbon dioxide production under various primary tillage methods in the Trans-Urals region]. Zernovoe khozyaystvo Rossii. 2025;17(1):98-105. DOI: 10.31367/2079-8725-2025-96-1-98-105.

4. Dubrovina IA, Moshkina EV, Tuyunen AV, Genikova NV, Karpechko AYu, Medvedeva MV. [Dynamics of soil properties and ecosystem carbon stocks under different types of land use (middle taiga of Karelia)]. Pochvovedenie. 2022;(9):1112-1125. DOI: 10.31857/S0032180X22090052.

5. Karelin DV, Lyuri DI, Goryachkin SV, Lunin VN, Kudikov AV. [Changes in soil carbon dioxide emission during post-agrogenic succession in the chernozem forest-steppe]. Pochvovedenie. 2015;(11):1354. DOI: 10.7868/S0032180X1511009X.

6. Kurgаnova IN, Lopes de Gerenyu VO, Myakshina TN, Sapronov DV, Khoroshev DA, Ableeva VA. [Temperature sensitivity of soil respiration in meadow communities in the temperate continental climate zone: analysis of 25-year monitoring data]. Pochvovedenie. 2023;(9):1059-1076. DOI: 10.31857/S0032180X23600476.

7. Kurganova IN, Lopes De Gerenyu VO, Khoroshev DA, Myakshina TN, Sapronov DV, Zhmurin VA, Kudeyarov VN. [Analysis of long-term dynamics of soil respiration in forest and meadow communities of the Prioksko-Terrasny Biosphere Reserve in light of modern climate trends]. Pochvovedenie. 2020;(10):1220-1236. DOI 10.31857/S0032180X20100111.

8. Kurganova IN, Makhantseva VA, Lebedeva TN, Lopes De Gerenyu VO, Kivalov SN, Volkova TYu, Khodzhaeva AK, Sapronov DV, Khoroshev DA, Sokolov DA, Zinyakova NB, Mitrokhina ES, Lichko VI, Semenov VM. [Assessment of the main carbon pools and fluxes in the ecosystem of post-agrogenic birch forest at the Pushchino ecological and climatic station]. Materialy Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennoy 120-letiyu so dnya rozhdeniya chl.-korr. AN SSSR V.A. Kovdy, g. Pushchino. 2024;17-19.

9. Nakvasina EN, Shumilova YuN. [Dynamics of carbon stocks during forest formation on post-agrogenic lands]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Lesnoy zhurnal. 2021;(1):46-59. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-46-59.

10. Perepechina YuI, Glushenkov OI, Korsikov RS. [Assessment of forests located on agricultural lands in the Bryansk region]. Lesotekhnicheskiy zhurnal. 2015;5(1):74-84. DOI 10.12737/11265.

11. Terekhin EA. [Features of reforestation on fallow lands of the Central Russian forest-steppe]. Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Seriya geograficheskaya. 2022;86(4):594-604. DOI: 10.31857/S2587556622040112.

12. Tuktamyshev IR, Fedorova YuA, Fedorov NI, Shirokikh PS. [Patterns of modern use of abandoned agricultural lands in the broadleaf forest and forest-steppe zones of the Republic of Bashkortostan]. Ekobiotekh. 2022;5(3):152-160. DOI: 10.31163/2618-964X-2022-5-3-152-160.

13. Khalilov II, Khusnutdinov II, Mirsiyapov NI, Gaysin RKh, Mukhametshina AR, Musin KhG. [Study of the growth of the main forest-forming species on unused agricultural lands of the Republic of Tatarstan in the context of forest reclamation and afforestation]. International agricultural journal. 2025;68(2):679-700. DOI: 10.55186/25880209_2025_9_2_21.

14. Chumbaev AS, Prokhorova NA, Miller GF, Sharkov IN. [CO2 emission from soils of representative forest-steppe ecosystems of Western Siberia]. Materialy mezhdunarodnoy konferentsii «Enviromis 2024». Tomsk. 2024:115-118.

15. Angst G, Pokorný J, Mueller CW, Prater I, Preusser S, Kandeler E, Meador T, Straková P, Hájek T, van Buiten G, Angst Š. Soil texture affects the coupling of litter decomposition and soil organic matter formation. Soil Biology and Biochemistry. 2021;159:108302. DOI: 10.1016/j.soilbio.2021.108302.

16. Aun K, Kukumägi M, Varik M, Becker H, Aosaar J, Uri M, Buht M, Uri V. Short-term effect of thinning on the carbon budget of young and middle-aged silver birch (Betula pendula Roth) stands. Forest Ecology and Management. 2021;480:118660. DOI: 10.1016/j.foreco.2020.118660.

17. Chen Z, Yu G, Wang Q. Effects of climate and forest age on the ecosystem carbon exchange of afforestation. J. For. Res. 2020;31:365-374. DOI: 10.1007/s11676-019-00946-5.

18. Cojzer M, Diaci J, Brus R. Tending of Young Forests in Secondary Succession on Abandoned Agricultural Lands: An Experimental Study. Forests. 2014;5(11):2658-2678. DOI: 10.3390/f5112658.

19. Davison AC, Hinkley DV. Bootstrap methods and their application. Cambridge: Cambridge University Press; 1997. 582 p.

20. Dłużewski P, Wiatrowska K, Kuśmierz S. The Role of Stand Age in Soil Carbon Dynamics in Afforested Post-Agricultural Ecosystems: The Case of Scots Pine Forests in Dfb-Climate Zone. Forests. 2024;15(12):2127. DOI: 10.3390/f15122127.

21. Fayet CMJ, Reilly KH, Van Ham C, Verburg PH. What is the future of abandoned agricultural lands? A systematic review of alternative trajectories in Europe. Land Use Policy. 2022;112:105833. DOI: 10.1016/j.landusepol.2021.105833.

22. Fedorov N, Shirokikh P, Zhigunova S, Baisheva E, Tuktamyshev I, Bikbaev I, Urazgildin R, Kulagin A, Suleymanov R, Gabbasova D, Muldashev A, Maksyutov S. Dynamics of Biomass and Carbon Stocks during Reforestation on Abandoned Agricultural Lands in Southern Ural Region. Agriculture. 2023;13(7):1427. DOI: 10.3390/agriculture13071427.

23. Gawęda T, Błońska E, Małek S. Soil Organic Carbon Accumulation in Post-Agricultural Soils under the Influence Birch Stands. Sustainability. 2019;11(16):4300. DOI: 10.3390/su11164300.

24. Gong C, Tan Q, Liu G, Xu M. Forest thinning increases soil carbon stocks in China. Forest Ecology and Management. 2021;482:118812. DOI: 10.1016/j.foreco.2020.118812.

25. Lagomarsino A, Elio Agnelli A. Influence of vegetation cover and soil features on CO2, CH4 and N2O fluxes in northern Finnish Lapland. Polar Science. 2020;24:100531. DOI: 10.1016/j.polar.2020.100531.

26. Liu F, Liu X, Zeng M, Li J, Tan C. Thinning Effects on Aboveground Biomass Increments in Both the Overstory and Understory of Masson Pine Forests. Forests. 2024;15(7):1080. DOI: 10.3390/f15071080.

27. McGunnigle NK, Bardsley DK, Nuberg IK. Rewilding in the developing world as an alternative development pathway: The example of forest regeneration in the middle hills of Nepal. Environmental Development. 2025;55:101225. DOI: 10.1016/j.envdev.2025.101225.

28. Meng Y, Zhang Y, Li C, Wang Z, Li Y. The Effect of Thinning Management on the Carbon Density of the Tree Layers in Larch--Birch Mixed Natural Secondary Forests of the Greater Khingan Range, Northeastern China. Forests. 2022;13(7):1035. DOI: 10.3390/f13071035.

29. Pan Y, Birdsey RA, Phillips OL, Houghton RA, Fang J, Kauppi PE, Keith H, Kurz WA, Ito A, Lewis SL, Nabuurs G, Shvidenko A, Hashimoto S, Lerink B, Schepaschenko D, Castanho A, Murdiyarso D. The enduring world forest carbon sink. Nature. 2024;631:563-569. DOI: 10.1038/s41586-024-07602-x.

30. Reichstein M, Falge E, Baldocchi D, Papale D, Aubinet M, Berbigier P, Buchmann N, Gilmanov T, Granier A, Grünwald T, Havránková K, Ilvesniemi H, Janous D, Knohl A, Laurila T, Lohila A, Loustau D, Matteucci G, Valentini R. On the separation of net ecosystem exchange into assimilation and ecosystem respiration: review and improved algorithm. Global Change Biology. 2005;11:1424-1439.

31. Rytter RM, Rytter L. Carbon sequestration at land use conversion – Early changes in total carbon stocks for six tree species grown on former agricultural land. Forest Ecology and Management. 2020;466:118129. DOI: 10.1016/j.foreco.2020.118129.

32. Sandim A, Lopes D, Louzada JL, Silva ME. Influence of Thinning on Carbon Balance in Natural Regeneration of Pinus pinaster in Portugal. Land. 2025;14(3):493. DOI: 10.3390/land14030493.

33. Skovsgaard JP, Johansson U, Holmström E, Tune RM, Ols C, Attocchi G. Effects of Thinning Practice, High Pruning and Slash Management on Crop Tree and Stand Growth in Young Even-Aged Stands of Planted Silver Birch (Betula pendula Roth). Forests. 2021;12(2):225. DOI: 10.3390/f12020225.

34. Varik M, Kukumägi M, Aosaar J, Becker H, Ostonen I, Lõhmus K, Uri V. Carbon budgets in fertile silver birch (Betula pendula Roth) chronosequence stands. Ecological Engineering. 2015;77:284-296. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2015.01.041.

35. Voicu M, Shaw C, Kurz W, Huffman T, Liu J, Fellows M. Carbon dynamics on agricultural land reverting to woody land in Ontario, Canada. Journal of Environmental Management. 2017;193:318-325. DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.02.019.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v18i2.1056

EDN: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=GTFIBB

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"