Soil respiration in middle-taiga spruce forests of the Mezen-Vychegodskaya plain (Komi Republic)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Studies of soil respiration (Rs) were carried out in mid-taiga spruce forests of mixed herb-blackberry and sphagnum. The dynamics of Rs from May to October are shown. Soil temperature has a positive effect on Rs, while its moisture has a negative effect. A reliable relationship between Rs and air temperature was noted, while there was no relationship with precipitation. The amount of carbon efflux the atmosphere with Rs (C-CO₂) was calculated based on the soil temperature dynamics of the studied forests and the air temperature at the meteorological station. Using air temperature as a predictor in a mathematical model describing the change in soil respiration over time leads to an overestimation of the C-CO₂ flux. A conclusion was made about the applicability of data sets obtained at the meteorological station for assessing soil respiration in the warm period of the year.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. F. Osipov

Institute of Biology, Komi Scientific Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: osipov@ib.komisc.ru
Russian Federation, 167982 Syktyvkar

R. G. Gulyaev

Institute of Biology, Komi Scientific Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: osipov@ib.komisc.ru
Russian Federation, 167982 Syktyvkar

M. A. Kuznetsov

Institute of Biology, Komi Scientific Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: osipov@ib.komisc.ru
Russian Federation, 167982 Syktyvkar

References

  1. Лукина Н.В. Глобальные вызовы и лесные экосистемы // Вестник Российской академии наук. 2020. Т. 90. № 6. С. 528–532. https://doi.org/10.31857/S0869587320060080
  2. Pan Y., Birdsey R.A., Phillips O.L. et al. The enduring world forest carbon sink // Nature. 2024. V. 631. P. 563–569. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07602-x
  3. Кудеяров В.Н., Курганова И.Н. Дыхание почв России: анализ базы данных, многолетний мониторинг, моделирование, общие оценки // Почвоведение. 2005. № 9. С. 1112–1121.
  4. Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И., Краев Г.Н. Динамика бюджета углерода лесов России за два последних десятилетия // Лесоведение. 2011. № 6. С. 16–28.
  5. Schaphoff S., Reyer C.P.O., Schepaschenko D. et al. Tamm Review: Observed and projected climate change impacts on Russia’s forests and its carbon balance // Forest Ecology and Management. 2016. V. 361. P. 432–444. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2015.11.043
  6. Mukhortova L., Schepaschenko D., Moltchanova E. et al. Respiration of Russian soils: Climatic drivers and response to climate change // Science of the Total Environment. 2021. V. 785. Art. 147314. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147314
  7. Загирова С.В., Осипов А.Ф., Кузнецов М.А., Мигловец М.Н. Экосистемные потоки и почвенная эмиссия CO₂ в еловом насаждении средней тайги при дефиците осадков в период вегетации // Метеорология и гидрология. 2025 (В печати).
  8. Bond-Lamberty B., Ballantyne A., Berryman E. et al. Twenty years of progress, challenges, and opportunities in measuring and understanding soil respiration // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2024.V. 129. Art. e2023JG007637. https://doi.org/10.1029/2023JG007637
  9. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Хорошаев Д.А. и др. Анализ многолетней динамики дыхания почв в лесном и луговом ценозах Приокско-Террасного биосферного заповедника в свете современных климатических трендов // Почвоведение. 2020. № 10. С. 1220–1236. https://doi.org/10.31857/S0032180X20100111
  10. Кадулин М.С., Копцик Г.Н. Изменения потока диоксида углерода из почв лесных экосистем под воздействием техногенного загрязнения в Кольской субарктике // Почвоведение. 2021. № 10. С. 1281–1292. https://doi.org/10.31857/S0032180X21100075
  11. Мошкина Е.В., Бахмет О.Н., Медведева М.В. и др. Пространственно-временна́я динамика биологической активности почв в фитогенном поле сосны обыкновенной в средней тайге Карелии // Лесоведение. 2022. № 4. С. 351–363. https://doi.org/10.31857/S0024114822040076
  12. Осипов А.Ф. Влияние лесорастительных условий на эмиссию CO₂ с поверхности почвы среднетаежных сосняков Республики Коми // Лесоведение. 2023. № 4. С. 369–378. https://doi.org/10.31857/S0024114823040071
  13. Карелин Д.В., Почикалов А.В., Замолодчиков Д.Г., Гитарский М.Л. Факторы пространственно-временно́й изменчивости потоков CO₂ из почв южно-таежного ельника на Валдае // Лесоведение. 2014. № 4. С. 56–66.
  14. Ivanov D., Tatarinov F., Kurbatova J. Soil respiration in paludified forests of European Russia // Journal of Forest Research. 2020. V. 31. P. 1939–1948. https://doi.org/10.1007/s11676-019-00963-4
  15. Сморкалов И.А., Воробейчик Е.Л. Влияние отдельных деревьев на дыхание почвы лесных экосистем в условиях промышленного загрязнения // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1116–1127. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600403
  16. Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Тимофеева М.В. и др. Эмиссия CO₂ почвами экотонной зоны севера Западной Сибири // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1034–1048. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600336
  17. Makhnykina A.V., Vaganov E.A., Panov A.V. et al. The pulses of soil CO₂ emission in response to rainfall events in central Siberia: revisiting the overall frost-free season CO₂ flux // Forests. 2024. V. 15. Art. 355. https://doi.org/10.3390/f15020355
  18. Иванов А.В., Замолодчиков Д.Г., Сало М.А. и др. Дыхание почв лесных экосистем юга Дальнего Востока // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1023–1033. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600397
  19. Kurganova I.N., Karelin D.V., Kotlyakov V.M. et al. A pilot national network for monitoring soil respiration in Russia: first results and prospects of development // Doklady Earth Sciences. 2024. V. 519. Part 1. P. 1947–1954. https://doi.org/10.1134/S1028334X24603377
  20. Jian J., Bahn M., Wang C. et al. Prediction of annual soil respiration from its flux at mean annual temperature // Agricultural and Forest Meteorology. 2020. V. 287. Art. 107961. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2020.107961
  21. Мониторинг потоков парниковых газов / Под ред. Замолодчикова Д.Г., Карелина Д.В., Гитарского М.Л., Блинова В.Г. Саратов: Амирит, 2017. 279 с.
  22. Коренные еловые леса Севера: биоразнообразие, структура, функции. СПб.: Наука, 2006. 337 с.
  23. Машика А.В. Эмиссия диоксида углерода с поверхности подзолистой почвы // Почвоведение. 2006. № 12. С. 1457–1463.
  24. Кузнецов М.А. Выделение CO₂ с поверхности почвы в ельнике чернично-сфагновом // Углерод в лесных и болотных экосистемах особо охраняемых природных территорий Республики Коми / Отв. ред. Бобкова К.С., Загирова С.В. Сыктывкар: ИБ Коми НЦ УрО РАН, 2014. С. 87–94.
  25. Осипов А.Ф., Старцев В.В., Дымов А.А. Влияние сплошной рубки на эмиссию CO₂ с поверхности подзолистой почвы среднетаежного хвойно-лиственного насаждения (Республика Коми) // Почвоведение. 2024. № 5. С. 728–737. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050066
  26. Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера. СПб.: Наука, 2001. 278 с.
  27. http://www.pogodaiklimat.ru/
  28. http://aisori-m.meteo.ru/waisori/
  29. https://rp5.ru/
  30. Pavelka M., Acosta M., Marek M.V. et al. Dependence of the Q₁₀ values on the depth of the soil temperature measuring point // Plant and Soil. 2007. V. 292. P. 171–179. https://doi.org/10.1007/s11104-007-9213-9
  31. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность хвойных лесов Европейского Северо-Востока. Л.: Наука, 1987. 156 с.
  32. Kukumägi M., Ostonen I., Uri V. et al. Variation of soil respiration and its components in hemiboreal Norway spruce stands of different ages // Plant and Soil. 2017. V. 414. P. 265–280. https://doi.org/10.1007/s11104-016-3133-5
  33. Матышак Г.В., Чуванов С.В., Гончарова О.Ю. и др. Влияние влажности на эмиссию CO₂ из почв бугристых торфяников севера Западной Сибири // Почвоведение. 2023. № 4. С. 450–463. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600810

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Average monthly values of CO₂ flux from the soil surface of spruce forests during the warm period: error bars – error of the mean; the same letters indicate months between which there is no interannual difference.

Download (463KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. C-CO₂ flow from the soil of spruce forests during the warm period, calculated based on soil temperature measurements at the site (Tp) and air temperature measurements at the weather station (Tv): 1 – mixed-herb-blueberry spruce forest, 2 – sphagnum spruce forest.

Download (78KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. C-CO₂ flux from spruce soil by month, calculated based on soil temperature measurements at the site (Tp) and air temperature measurements at the weather station (Tv).

Download (488KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences