Влияние N на минерализацию органического вещества и ее температурную чувствительность в почвах ельника и лесной поляны
Влияние N на минерализацию органического вещества и ее температурную чувствительность в почвах ельника и лесной поляны
А.И. Матвиенко1, Е. В. Сиделева2, O.В. Меняйло1
1Институт леса им. В.Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, г. Красноярск; 2Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск.
При оценке углерод-депонирующей роли экосистем особое внимание уделяется почвам, как значимому резервуару органического углерода. Величина потерь почвенного углерода (C) в атмосферу в результате микробного разложения является функцией количества C в почве, качества органического вещества, а также физических, химических и биологических факторов, составляющих среду для разложения. Глобальное изменение климата и антропогенные факторы могут оказывать существенное влияние на процессы и запасы почвенного С.
В нашем исследовании изучался отклик на внесение азотного удобрения скорости минерализации почвенного С, ее температурной чувствительности в двух экосистемах: ельника и лесной поляны. Актуальность исследования связана с нацеленностью современного общества на сокращение площадей земель непокрытых лесной растительностью.
Почвенные образцы верхнего минерального горизонта А (5–10 см) отбирались на многолетнем эксперименте с лесными культурами Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, в 50 км от Красноярска. Инкубацию и измерение потока СО2 проводили с помощью автоматической системы (Громова и др., 2020). Инкубация образцов длилась почти полтора года (530 суток). Нитрат аммония вносили однократно в начале эксперимента в дозе 170 мкг N/г почвы. Измерение потока СО2 проводилось через определенные промежутки времени (3, 17, 50, 120, 148, 179, 209, 242, 342, 403, 530 день от начала эксперимента) при трех температурах 25, 15 и 5°С. Между измерениями образцы инкубировались при температуре 15 °С. Статистическая обработка данных СО2 и Q10 выполнена в программе Statistica 11.
Обнаружено, что скорость выделения СО2 во время эксперимента уменьшилась примерно в 10 раз и была значимо в больше в образцах почвы ельника, чем в образцах с поляны. Эффект внесения азотного удобрения обнаружен только под елью. С 1 по 17 сутки внесение азота увеличивало поток СО2, с 50 по 530 сутки наблюдался ингибирующий эффект. Как правило, добавление азота благоприятно сказывается на продуктивности и росте биомассы гетеротрофных микроорганизмов, минерализующих активного пул почвенного органического вещества. За время инкубации разлагаемость снижается по мере потери лабильного материала, поэтому смена эффекта предполагает реакцию разных стадий разложения органического вещества (пулов почвенного С) на поступивший азот (Gill et al., 2021)
Суммарное количество углерода, выделившееся из образцов за 530 дней инкубации, составило 4.2 ± 0.18 % от содержащегося Сорг в почвах поляны и 6.2 ± 0.24 % от Сорг из почв ельника. Внесение удобрения в почвах ельника значимо сократило выделение С до 3.6 ± 0.04 %.
Температурная чувствительность минерализации (Q10) в двух разных диапазонах температур 25 – 15 °С и 15 –5 °С для активных пулов была посчитана, как среднее по значениям с 1 по 50 сутки, а для медленного как среднее с 120 по 530 сутки, исходя из предположения, что за 120 дней происходит изменение лабильности разлагаемого органического вещества (Conant et al., 2008). Было установлено, что Q10 активных пулов для почв ельника и поляны больше в низком температурном диапазоне, и еще увеличивается при внесении азота. Температурная чувствительность медленного пула почв поляны не зависит ни от температурного диапазона, ни от внесения азота.
Результаты показывают, что скорость минерализации органического вещества почв и влияние на нее азота зависит от типа экосистемы. Температурная чувствительность минерализации лабильного органического вещества почв увеличивается при внесении азота в температурном диапазоне 15 – 5 °С, свойственном для минеральных горизонтов почв 5-10 см во время вегетационного периода в умеренных широтах.
