Использование базального дыхания для апроксимации пространственного разнообразия эмиссии CO2 почвами Московской области

Почвенное дыхание (ПД) - важный источник эмиссии CO2 наземными экосистемами. Несмотря на большое внимание, уделяемое анализу ПД на различных пространственных уровнях, в глобальных исследованиях преобладает информация о природных экосистемах и практически не упоминаются городские экосистемы. Урбанизация - одна из основных тенденций изменения современного землепользования, важность которой, вероятно, возрастет в будущем. Городские почвы содержат значительные запасы углерода и являются очень неоднородными и динамичными системами. Информация о пространственной изменчивости дыхания городских почв очень ограничена, особенно для регионов с различными биоклиматическими условиями и высоким уровнем урбанизации. Методология прямых измерений ПД в полевых условиях ограничивает число наблюдений. В качестве альтернативного подхода к аппроксимации пространственной изменчивости ПД рассмотрено базальное дыхание (БД). Использованы методы цифровой почвенной картографии (ЦПК), для картирования БД как «прокси» ПД на примере неоднородной и высокоурбанизированной Московской области. Были построены цифровые карты БД для разных видов землепользования и типов почв для верхних и подстилающих почвенных горизонтов. Средние показатели БД для городских территорий были ниже, чем в лесах и на лугах, однако было показано, что именно территории поселений оказали основной вклад в пространственное разнообразие БД в регионе. Для городов был также показан значительный вклад нижних горизонтов в общее БД, достигающий 30%, что значительно выше по сравнению с фоновым почвами. Несмотря на высокую неопределенность абсолютных значений ПД в регионе невелика, выявленные закономерность распределения БД по видам землепользования и типам почв не вызывают сомнений.

Basal respiration as a proxy to understand spatial trends in CO2 emissions in the Moscow region

Soil respiration (Rs) is an important terrestrial CO2 efflux and receives significant attention at different scale levels. However, the sampling density is limited and global Rs databases are biased towards natural ecosystems. Urbanization is among the most important current land-use trends and its role will likely grow in the future. Urban soils store considerable amount of carbon and are very heterogeneous and dynamic, which affects Rs. Our understanding of the Rs spatial variability is limited, especially for the regions with heterogeneous bioclimatic conditions and high urbanization level. The methodological constraints of direct Rs measurements in the field limit the number of observations. As an alternative approach to approximate the spatial variability of Rs, we used basal respiration (BR) as an indirect measurement. We implemented digital soil mapping technique to map BR as a proxy of Rs in a heterogeneous and urbanized Moscow Region. Topsoil and subsoils BR maps were developed for the region and spatial variability per land-use and soil type was analyzed. BR averaged for the urban areas was lower than in forests and meadows, however, urban areas became the hotspots of BR’s spatial variability in the region. Considerable contribution of subsoil layers to the total BR was also found with the maximal 30% contribution in urban soils. Although the absolute levels of respiration remained uncertain, the spatial patterns of BR are likely to correspond well with Rs patterns, determined by soil type, land use and allocation of urban areas.