Моделирование нетто-экосистемного обмена диоксида углерода сенокоса на осушенной торфяной почве: анализ сценариев использования

Нетто-экосистемный обмен (NEE) — ключевой компонент углеродного баланса, характеризующий экосистему как источник или сток углерода. В работе интерпретируются данные натурных измерений NEE и составляющих его компонентов (дыхания почвы — $R_{soil}$, экосистемы — $R_{eco}$ и валового газообмена — GEE) сенокоса и залежи методами математического моделирования. Измерения проводились в ходе пяти полевых кампаний 2018 и 2019 гг. на осушенной части Дубненского болотного массива в Талдомском районе Московской области. После осушения для добычи торфа остаточная торфяная залежь (1–1.5 м) была распахана и впоследствии залужена под сенокосы. Измерение потоков CO$_2$ проводили с помощью динамических камер: при ненарушенной растительности измеряли NEE и $R_{eco}$, а при ее удалении — $R_{soil}$. Для моделирования потоков CO$_2$ была использована их связь с температурой почвы и воздуха, уровнем почвенно-грунтовых вод, фотосинтетически активной радиацией, подземной и надземной фитомассой растений. Параметризация моделей проведена с учетом устойчивости коэффициентов, оцененной методом статистического моделирования (бутстрэпа). Проведены численные эксперименты по оценке влияния различных режимов использования сенокоса на NEE. Установлено, что общий за сезон (с 15 мая по 30 сентября) NEE значимо не отличался на сенокосе без кошения (К0) и залежи, составив соответственно $4.5\pm1.0$ и $6.2\pm1.4$ тС$\cdot$га$^{-1}\cdot$сезон$^{-1}$. Таким образом, оба объекта являются источником диоксида углерода в атмосферу. Однократное в сезон кошение сенокоса (К1) приводит к росту NEE до $6.5\pm 0.9$, а двукратное (К2) — до 7$.5\pm 1.4$ тС$\cdot$га$^{-1}\cdot$сезон$^{-1}$. Как при К1, так и при К2 потери углерода незначительно увеличиваются в сравнении с К0 и оказываются близкими в сравнении с залежью. При этом накопленный растениями углерод частично переводится при кошении в сельскохозяйственную продукцию (величина скошенной фитомассы для К1 и К2 составляет $0.8\pm 0.1$ и $1.4\pm 0.1$ тС$\cdot$га$^{-1}\cdot$сезон$^{-1}$), в то время как на залежи его значительная часть возвращается в атмосферу при отмирании и последующем разложении растений.