1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Почвоведение
  4. № 5, 2023

Почвоведение, 2023, № 5, стр. 579-585

Влияние внесения минерального азота и глюкозы на температурную чувствительность (Q10) минерализации органического вещества почв

А. И. Матвиенко a, *, М. С. Громова a, О. В. Меняйло b

a Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН
660036 Академгородок, Красноярск, Россия

b Joint FAO/IAEA Centre of Nuclear Techniques in Food and Agriculture, Soil and Water Management and Crop Nutrition Laboratory
2444 Seibersdorf, Austria

* E-mail: matvienko.ai@ksc.krasn.ru

Поступила в редакцию 14.10.2022
После доработки 29.12.2022
Принята к публикации 30.12.2022

Аннотация

Изучена температурная чувствительность (Q10) минерализации С в почвах двух типов: серая лесная (Phaeozems, экосистема лесная поляна) и дерново-подзолистая (Retisols, экосистема сосняк мертвопокровный). Показано, что температурная чувствительность больше на лесной поляне, чем в сосняке, и возрастает вниз по почвенному профилю. Глубина почв оказалась самым сильным фактором, определяющим вариацию Q10. Внесение азота (NH4NO3) увеличило Q10 в верхних горизонтах почв, а внесение глюкозы, наоборот уменьшило Q10 в обеих экосистемах. Наиболее сильно эффект внесения глюкозы проявлялся в нижних горизонтах. Совместное внесение глюкозы и азота влияло на Q10 также, как внесение только глюкозы, указывая, что доступность легкоразлагаемого субстрата – более сильный фактор, влияющий на температурную чувствительность, чем азот. Полученные данные позволяют прогнозировать изменение вклада гетеротрофной составляющей эмиссии СО2 из почв при глобальном потеплении, увеличении поступления корневых экссудатов, фитодетрита и экзогенного азота в почву.

Ключевые слова: органический углерод, парниковые газы, цикл углерода, серые лесные (Phaeozems), дерново-подзолистые (Retisols) почвы

Список литературы

  1. Громова М.С., Матвиенко А.И., Макаров М.И., Ченг Ш.К., Меняйло О.В. Температурная чувствительность (Q10) базального дыхания как функция количества доступного углеродного субстрата, температуры и влажности // Почвоведение. 2020. № 3. С. 366–371.

  2. Каганов В.В., Курганова И.Н. Оценка скорости минерализации органического вещества основных типов почв европейской части России при различных температурных режимах // Региональные геосистемы. 2011. Т. 16. № 15. С. 145–153.

  3. Ларионова А.А., Квиткина А.К., Евдокимов И.В., Быховец С.С., Стулин А.Ф. Влияние температуры на интенсивность разложения лабильного и устойчивого органического вещества агрочернозема // Почвоведение. 2013. № 7. С. 803.

  4. Меняйло О.В., Матвиенко А.И., Макаров М.И., Ченг Ш.К. Роль азота в регуляции цикла углерода в лесных экосистемах // Лесоведение. 2018. № 2. С. 143–159.

  5. Солодовников А.Н., Рожков В.А. Исследование влияния древесной породы на почву методом дискриминантного анализа // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2019. № 96. С. 22–46.

  6. Тархов М.О., Матышак Г.В., Рыжова И.М., Гончарова О.Ю., Бобрик А.А., Петров Д.Г., Петржик Н.М. Температурная чувствительность дыхания почв бугристых торфяников севера Западной Сибири // Почвоведение. 2019. № 8. С. 946–955.

  7. Тонконогов В.Д., Герасимова М.И., Лебедева И.И. Классификация почв России: 1997–2004–2008 // Ґрунтознавство. 2008. № 9. С. 142–146.

  8. Chen J., Luo Y., Li J., Zhou X., Cao J., Wang R.W. et al. Costimulation of soil glycosidase activity and soil respiration by nitrogen addition // Global Change Biology. 2017. V. 23. № 3. P. 1328–1337.

  9. Craine J.M., Fierer N., McLauchlan K.K. Widespread coupling between the rate and temperature sensitivity of organic matter decay // Nature Geoscience. 2010. V. 3. № 12. P. 854–857.

  10. Davidson E.A., Janssens I.A. Temperature sensitivity of soil carbon decomposition and feedbacks to climate change // Nature. 2006. V. 440. P. 166–169.

  11. Fang C., Moncrieff J.B. The dependence of soil CO2 efflux on temperature // Soil Biol. Biochem. 2001. V. 33. № 2. P. 155–165.

  12. Janssens I.A., Dieleman W., Luyssaert S., Subke J.A., Reichstein M., Ceulemans R. et al. Reduction of forest soil respiration in response to nitrogen deposition // Nature geoscience. 2010. V. 3. № 5. P. 315–322.

  13. Karhu K., Alaei S., Li J., Merilä P., Ostonen I., Bengtson P. Microbial carbon use efficiency and priming of soil organic matter mineralization by glucose additions in boreal forest soils with different C : N ratios // Soil Biol. Biochem. 2022. V. 167. P. 108615.

  14. Kuzyakov Y. Sources of CO2 efflux from soil and review of partitioning methods // Soil Biol. Biochem. 2006. V. 38. № 3. P. 425–448.

  15. Li J., Pei J., Pendall E., Reich P.B., Noh N.J., Li B. et al. Rising temperature may trigger deep soil carbon loss across forest ecosystems // Adv. Sci. 2020. V. 7. № 19. P. 2001242.

  16. Menyailo O.V., Huwe B. Denitrification and C, N mineralization as function of temperature and moisture potential in organic and mineral horizons of an acid spruce forest soil // J. Plant Nutrition Soil Sci. 1999. V. 162. № 5. P. 527–531.

  17. Menyailo O.V., Hungate B.A., Zech W. The effect of single tree species on soil microbial activities related to C and N cycling in the Siberian artificial afforestation experiment // Plant and Soil. 2002. V. 242. № 2. P. 183–196.

  18. Menyailo O.V., Hungate B.A., Zech W. Tree species mediated soil chemical changes in a Siberian artificial afforestation experiment // Plant and Soil. 2002. V. 242. № 2. P. 171–182.

  19. Patel K.F., Bond–Lamberty B., Jian J., Morris K.A., McKever S.A., Norris C.G. et al. Carbon flux estimates are sensitive to data source: a comparison of field and lab temperature sensitivity data // Environ. Res. Lett. 2022. V. 17. № 11. P. 113003.

  20. Phillips C.L., Nickerson N. Soil Respiration, Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences, Elsevier, 2015.

  21. Schädel C., Beem-Miller J., Aziz Rad M., Crow S.E., Hicks Pries C.E., Ernakovich J. et al. Decomposability of soil organic matter over time: The Soil Incubation Database (SIDb, version 1.0) and guidance for incubation procedures // Earth System Science Data. 2020. V. 12. № 3. P. 1511–1524.

  22. Shahzad T., Rashid M.I., Maire V., Barot S., Perveen N., Alvarez G. et al. Root penetration in deep soil layers stimulates mineralization of millennia-old organic carbon // Soil Biol. Biochem. 2018. V. 124. P. 150–160.

  23. Sokol N.W., Kuebbing S.E., Karlsen-AyalaE., Bradford M.A. Evidence for the primacy of living root inputs, not root or shoot litter, in forming soil organic carbon // New Phytologist. 2019. V. 221. № 1. P. 233–246.

  24. Uselman S.M., Qualls R.G., Thomas R.B. Effects of increased atmospheric CO2, temperature, and soil N availability on root exudation of dissolved organic carbon by a N-fixing tree (Robinia pseudoacacia L) // Plant and soil. 2000. V. 222. № 1. P. 191–202.

  25. Yang Y., Li T., Pokharel P., Liu L., Qiao J., Wan Y. et al. Global effects on soil respiration and its temperature sensitivity depend on nitrogen addition rate // Soil Biol. Biochem. 2022. V. 174. P. 108814.

  26. Zak D.R., Pregitzer K.S., King J.S., Holmes W.E. Elevated atmospheric CO2, fine roots and the response of soil microorganisms: a review and hypothesis // The New Phytologist. 2000. V. 147. № 1. P. 201–222.

  27. Zhao G., Zhang Y., Cong N., Zheng Z., Zhao B., Zhu J. et al. Climate warming weakens the negative effect of nitrogen addition on the microbial contribution to soil carbon pool in an alpine meadow // Catena. 2022. V. 217. P. 106513.

  28. Zhou L., Zhou X., Zhang B., Lu M., Luo Y., Liu L., Li B. Different responses of soil respiration and its components to nitrogen addition among biomes: a meta-analysis // Global change biology. 2014. V. 20. № 7. P. 2332–2343.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Почвоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал