Пирогенная деградация и потери углерода на выработанном осушенном верховом торфянике

Современные климатические изменения обостряют проблему торфяных пожаров и требуют выработки единого методического подхода для оценки потерь углерода. Исследование проведено в 2024–2025 гг. на территории выработанного торфяного месторождения верхового типа, подвергшегося пожарам в 2011 г. и расположенного в пределах Калининградской области (Юго-Восточная Прибалтика). Методология сочетает традиционные подходы почвоведения (профильный метод) с геоботаническими приемами выявления индикаторной роли древесной растительности при определении глубины прогорания и осадки постпирогенной поверхности. В качестве основы прикладной оценки пирогенно-измененных почв использована классификация интенсивности почвенных пожаров по глубине выгорания торфяного слоя, принятая в области лесной пирологии. На примере двух тестовых участков, отличающихся строением остаточной торфяной залежи, мощностью органогенного профиля и локальными особенностями осушения, изучены потери углерода в полосе кавальеров и на торфяных картах. Показано, что при слабых пожарах происходит пирогенная деградация преимущественно верхних слоев торфяных почв, что сопровождается потерями от 5.31 до 20.2 кг С/м². При пожарах средней интенсивности пирогенная деградация захватывает как верхние, так и глубокие слои торфяного профиля с образованием подземных полостей выгорания, а также горизонтов термически измененного торфа. Потери углерода возрастают до 24.5–36.7 кг С/м². В очагах сильных пожаров весь торфяной профиль, исходно представлявший залежь смешанного типа, подвергается пирогенной деградации с необратимой потерей большей части горизонтов и общей убылью углерода 50.36–65.40 кг С/м². Участки сильных пожаров приурочены к почвам кавальеров. В пространственном аспекте потери углерода складываются из долевого участия очагов пожаров разной силы в общей мозаичной картине постпирогенной поверхности. Густая сеть открытых мелких каналов способствует быстрому распространению пожара внутрь торфяника по кавальерам, что в итоге приводит к высоким площадным потерям углерода за счет более глубокой пирогенной деградации почв на торфяных картах.

1. Анциферова О.А. Почвы Замландского полуострова и их антропогенное изменение. Часть 2. Дерново-глеевые, аллювиальные, болотные, постпланировочные, городские почвы. Структура почвенного покрова. Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО “КГТУ”. 2008. 424 с.

2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат. 1986. 415 с.

3. Географический атлас Калининградской области / Гл. ред. В.В. Орленок. Калининград: Изд-во КГУ. 2002. 276 с.

4. Глухова Т.В., Сирин А.А. Потери почвенного углерода при пожаре на осушенном лесном верховом болоте // Почвоведение. 2018. № 5. С. 580–588. DOI: https://doi.org/10.7868/S0032180X18050076.

5. ГОСТ 11306. Торф и продукты его переработки. Методы определения зольности. М.: Россстандарт, 2013. 8 с.

6. Гришин А.М., Голованов А.Н., Суков Я.В., Прейс Ю.И. Экспериментальное исследование процессов зажигания и горения торфа // Инженерно-физический журнал. 2006. Т. 79. № 3. С. 137–142.

7. Ефремова Т.Т., Пименов А.В., Ефремов С.П., Аврова А.Ф. Постпирогенная мозаичность физико-химических свойств и потерь углерода в лесных почвах заболоченной долины Кузнецкого Алатау // Сибирский лесной журнал. 2021. № 6. С. 18–29. DOI: https://doi.org/10.15372/SJFS20210602.

8. Зайдельман Ф.Р. Методы эколого-мелиоративных изысканий и исследований почв. М.: КолосС. 2008. 486 с.

9. Зайдельман Ф.Р., Романов С.В. Эколого-гидротермическая оценка пирогенных почв выработанных торфяных месторождений // Почвоведение. 2007. № 1. С. 93–105.

10. Зайдельман Ф.Р., Шваров А.П. Пирогенная и гидротермическая деградация торфяных почв, их агроэкология, песчаные культуры земледелия, рекультивация. М.: Изд-во МГУ. 2002. 168 с.

11. Залесов С.В. Лесная пирология. Екатеринбург: УГЛТУ, 2021. 396 с.

12. Исаева Л.К., Наместникова О.В., Соловьёв С.В., Сулименко В.А., Шилин С.А. Пожарная и экологическая опасность торфяников // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2010. № 3. С. 29–35.

13. Калининградская область. Географический атлас / Гл. ред. В. Орленок, Г. Федоров. Калининград: Мастерская “Коллекция”, 2011. 96 с.

14. Карбоновые полигоны: мониторинг, геоинформационные системы, секвестрационные технологии / Под ред. С.К. Гулева, А.В. Ольчева. М.: Научный мир, 2025. 420 с.

15. Классификация и диагностика почв СССР / Сост. В.В. Егоров, В.М. Фридланд, Е.Н. Иванова, Н.Н. Розов. М.: Колос, 1977. 224 с.

16. Конюшков Д.Е., Ананко Т.В., Герасимова М.И., Савицкая Н.В., Чуванов С.В. Анализ почвенного покрова России по карте масштаба 1:2.5 млн с использованием новой классификации: отделы почв и их площади // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2022. Вып. 112. С. 73–121. DOI: https://doi.org/10.19047/0136-1694-2022-112-73-121.

17. Курбатский Н.П. Техника и тактика тушения лесных пожаров. М.: Гослесбумиздат, 1962. 154 с.

18. Медведева М.А., Иткин В.Ю., Сирин А.А. Анализ показателей температурных аномалий для выявления торфяных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 6. С. 92–116. DOI: https://doi.org/10.21046/2070-7401-2023-20-6-92-116.

19. Методика тушения ландшафтных пожаров (утв. МЧС 14 сентября 2015 г. N 2-4-87-32-ЛБ). М., 2015. 48 с.

20. Мокряк А.В., Парийская А.Ю. Проблемы тлеющих торфяных пожаров в лесах и Арктике // Международный научно-исследовательский журнал. 2021. № 10. С. 159–162. DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.112.10.027.

21. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Методические указания по определению содержания и состава гумуса в почвах (минеральных и торфяных). Л.: Изд-во ВАСХНИЛ, 1975. 105 с.

22. Природа Калининградской области. Водные объекты (Балтийское море, лагуны, болота). Справочное пособие / Сост. В.А. Медведев, Ф.Е. Алексеев. Калининград: Исток, 2015. 104 с.

23. Рекомендации по тушению осушенных торфяных болот / Г.В. Куксин, М.Л. Крейндлин, Ю.Б. Петренко и др. М.: ФАУ ДПО ВИПКЛХ, 2020. 109 с.

24. Сирин А.А., Макаров Д.А., Гуммерт И., Маслов А.А., Гульбе Я.И. Глубина прогорания торфа и потери углерода при лесном подземном пожаре // Лесоведение. 2019. № 5. С. 410–422. DOI: https://doi.org/10.1134/S0024114819050097.

25. Смольянинов С.И., Белихмайер А.Я., Икрин В.М. Кинетика газовыделения при термическом разложении торфа // Известия Томского политехнического института. 1977. Т. 300. С. 13–15.

26. Способы тушения торфяных пожаров / С.В. Залесов, Г.В. Куксин, И.М. Секерин. Екатеринбург: УГЛТУ, 2024. 89 с.

27. Торф: возгорание торфа, тушение торфяников и торфокомпозиты / Л.Б. Хорошавин, О.А. Медведев, В.А. Беляков и др. М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2013. 256 с.

28. Торфяной фонд Калининградской области / Отв. ред. А.С. Оленин. М., 1952. 100 с.

29. Чернова О.В., Рыжова И.М., Подвезенная М.А. Опыт региональной оценки изменений запасов углерода в почвах южной тайги и лесостепи за исторический период // Почвоведение. 2016. № 8. С. 1013–1028.

30. Щепащенко Д.Г., Мухортова Л.В., Швиденко А.З., Ведрова Э.Ф. Запасы органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2013. № 2. С. 123–132.

31. Antsiferova O., Napreenko M.; Napreenko-Dorokhova T. Transformation of Soils and Mire Community Reestablishment Potential in Disturbed Abandoned Peatland: A Case Study from the Kaliningrad Region, Russia // Land. 2023. No. 12. Vol. 1880. DOI: https://doi.org/10.3390/land12101880.

32. Che Azmi N.A., Mohd Apandi N.A., Rashid A.S. Carbon emissions from the peat fire problem – a review // Environ Sci Pollut Res. 2021. Vol. 28. P. 16948–16961. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-021-12886-x.

33. Davies G.M., Gray A., Rein G., Legg C.J. Peat consumption and carbon loss due to smouldering wildfire in a temperate peatland // Forest Ecology and Management. 2013. Vol. 308. P. 169–177.

34. Hudspith V.A, Belcher C.M., Yearsley J.M. Charring temperatures are driven by the fuel types burned in a peatland wildfire // Front. Plant Sci. 2014. Vol. 5. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00714.

35. Napreenko M., Kileso A., Napreenko-Dorokhova T., Antsiferova O., Bashirova L., Goltsvert G. Carbon fux inventories on disturbed peatlands as part of the Carbon Supersite Programme in the Baltic Region // Int. J. Environ. Sci. Technol. 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/s13762-024-06200-8.

36. Poulter В., Christensen N.L., Halpin P.N. Carbon emissions from а temperate peat fire and its relevance to interannual variability of trace atmospheric greenhouse gases // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111. Iss. 6. P. 11.

37. Reddy A.D., Hawbaker T.J., Wurster F., Zhua Z., Wardd S., Newcombd D., Murray R. Quantifying soil carbon loss and uncertainty from a peatland wild-fire using multi-temporal // Remote Sensing of Environment. 2015. Vol. 170. P. 306–316.

38. Rein G., Huang X. Smouldering wildfires in peatlands, forests and the arctic: Challenges and perspectives // Current Opinion in Environmental Science & Health. 2021. Vol. 24. DOI: https://doi.org/10.1016/j.coesh.2021.100296.

39. Schmidt A., Ellsworth L.M., Boisen G.A., Novita N., Malik A., Gangga A., Albar I., Dwi Nurhayati A., Putra R.R., Asyhari A. and Kauffman J.B. Fire frequency, intensity, and burn severity in Kalimantan’s threatened Peatland areas over two Decades // Front. For. Glob. Change. 2024 Vol. 7. DOI: https://doi.org/10.3389/ffgc.2024.1221797.

40. Sirin, A., Maslov A., Makarov D., Gulbe Y., Joosten H. Assessing Wood and Soil Carbon Losses from a Forest-Peat Fire in the Boreo-Nemoral Zone // Forests. 2021. No. 12. Vol. 880. DOI: https://doi.org/10.3390/f12070880.

41. Turetsky M.R., Benscoter B., Page S., Rein G., van der Werf G.R., Watts A. Global vulnerability of peatlands to f ire and carbon loss // Nature Geoscience. 2015. Vol. 8(1). Р. 11–14. DOI: https://doi.org/10.3390/f1207088010.1038/ngeo2325.

42. Turetsky M.R., Wieder R.K. A direct approach to quantifying organic matter lost as a result of peatland wildfire // Can. J. Forest Res. 2001. Vol. 31. P. 363–366. DOI: https://doi.org/10.1139/cjfr-31-2-363.

43. Wilkinson S.L., Andersen R., Moore P.A., Davidson S.J., Granath G., Waddington J.M. Wildfire and degradation accelerate northern peatland carbon release // Nat. Clim. Chang. 2023. Vol. 13. P. 456–460. DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-023-01657-w.

44. World reference base for soil resources 2014 International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps / Anjos L., Gaistardo C., Deckers J., Dondeyne S., Eberhardt E., Gerasimova M., Harms B., Jones A., Krasilnikov P., Reinsch T., Vargas R., Zhang G. Ed. Schad P., Van Huyssteen C., Micheli E. Rome (Italy). FAO. 2015. 192 p.