Carbon dioxide, heat and water vapor exchange in the boreal spruce and peatland ecosystems : Обмен диоксида углерода, тепла и влаги в экосистемах ельника и болота таёжной зоны

• Main Authors: Zagirova, S. V., Mikhailov, O. A., Schneider, Ju.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: unknown
• Published: Theoretical and Applied Ecology 2019
• Subjects: taiga
• Online Access: https://dx.doi.org/10.25750/10.25750/1995-4301-2019-3-012-020; http://envjournal.ru/ari/v2019/v3/19302.pdf

The mass and energy exchange between the terrestrial ecosystem and the atmosphere depends on the structure and functioning of vegetation and soil cover. The aim of the work was to compare the ecosystem CO2 , heat and water vapor exchange in the old-growth spruce forest and meso-oligotrophic peatland, typical ecosystems of the middle taiga landscapes on the European Russia. The study was made by using the eddy-covariance method. In the warm period of the year, the spruce forest ecosystem was characterized by higher values of the net radiation (Rn ) and turbulent heat exchange (H) than the peatland. In the peatland, the latent heat flux (LE) in July represented more than the half of the net radiation. Net ecosystem exchange CO2 (NEE) from 1st April to 31st August was -327 gC/m2 in the spruce forest and -40 gC/m2 in the peatland, and the total evapotranspiration (ET) was 324 mm and 300 mm, respectively. A close correlation was established between NEE and ET in daily dynamics (R2 = 0.7–0.9). The average daily values of net exchange CO2 in spruce forests are closely correlated with the net radiation (R2 = 0.63) and turbulent heat exchange (R2 = 0.57). For the meso-oligotrophic peatland, heat transfer factors turned out to be less significant (R2 = 0.38–0.45). The obtained data can be used to predict carbon exchange processes and water vapor fluxes in terrestrial ecosystems due to expected climate changes in the region. : Обмен веществ и энергии между наземной экосистемой и атмосферой зависит от структурно-функциональной организации растительного и почвенного покровов. Цель работы состояла в сравнении экосистемного обмена СО2 , тепла и влаги в старовозрастном ельнике и на мезо-олиготрофном болоте, типичных экосистем для среднетаёжных ландшафтов европейской части России. Для измерения потоков вещества и энергии в приземном слое атмосферы использован метод микровихревых пульсаций. Согласно полученным данным, в тёплый период года ельник характеризовался более высоким радиационным балансом и турбулентным теплообменом с атмосферой, чем болото. В экосистеме болота более половины радиационного баланса в июле составили затраты на эвапотранспирацию. В тёплый период года ельник и болото выполняли функцию стока атмосферного диоксида углерода. Суммарный нетто-обмен СО2 (NEE) в апреле–августе соответствовал -327 гС/м2 в ельнике и -140 гС/м2 на болоте, а суммарное испарение влаги (ET) – 324 и 300 мм. Для исследованных типов экосистем установлена тесная связь NEE и ET в суточной динамике (R2 = 0,7–0,9). Среднесуточные значения нетто-обмена СО2 в ельнике тесно коррелированны с радиационным балансом (R2 = 0,63) и турбулентным теплообменом (R2 = 0,57). Для мезо-олиготрофного болота факторы теплообмена оказались менее значимыми (R2 = 0,38–0,45). Полученные данные могут быть использованы при прогнозировании процессов углеродного обмена и потоков влаги в таёжных экосистемах в связи с ожидаемым изменением климатических условий в регионе.