Влияние минеральных удобрений на дыхание почв городских газонов

Аннотация

В свете необходимости разработки технологий снижения выбросов диоксида углерода и увеличения углерод-поглощающей способности природных и антропогенных экосистем была оценена возможность применения минеральных удобрений для регулирования микробного дыхания и эмиссии СО2 из почв городских газонов. Исследования проводились на территории Ботанического сада МГУ на Ленинских горах в мелкоделяночном опыте с дробным внесением четырех видов комплексных удобрений (NPKS 27:6:6:2, NPKS 21:10:10:2, NPK 15:15:15 и NPK 18:18:18 + 3 MgO + микроэлементы (МЭ)) в дозах 60 и 120 кг N·га-1 за вегетационный период. Изучено содержание углерода микробной биомассы (Смик) методом субстрат-индуцированного дыхания, оценено базальное дыхание (БД) почв, определена эмиссия СО2 из почв методом закрытых статических камер. Содержание Смик в почве контрольного варианта в летний период варьировало в пределах 1300–1450 мкг·г-1. Внесение удобрений состава NPKS 21:10:10:2 и NPK 18:18:18 + 3 MgO + МЭ в дозе 60 кг N га-1 увеличивало содержание Смик на 12–35% в первые две недели, в дальнейшем оно уменьшалось. Внесение всех удобрений повышало БД и эмиссию СО2 из почвы на короткий период, максимально на 6-е сутки. Через две недели БД и эмиссия СО2 возрастали с меньшей интенсивностью, а в ряде случаев снижались до контрольных значений (1,5 мкг С-СО2 ·г-1 ч-1 и 500 мг СО2·м-2·ч-1 соответственно) и меньше. Минимальные эмиссия СО2 и всплеск БД почв наряду с приростом микробной биомассы наблюдались после внесения удобрения NPKS 21:10:10:2. Наибольшее изменение функционирования микробного сообщества почв, выявленное по максимальному qCO2, происходило при внесении NPKS 27:6:6:2. Динамика эмиссии СО2 из почв мелкоделяночного опыта с апреля по октябрь коррелировала с температурой почв (rS = 0,66, р <0,05, n=135). Во все периоды исследований минимальные показатели эмиссии СО2 отмечены для участка с удобрением NPKS 21:10:10:2. 

Литература

1. Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Рыжова И.М. и др. Углерод микробной биомассы и микробное продуцирование двуокиси углерода дерново-подзолистыми почвами постагрогенных биогеоценозов и коренных ельников южной тайги (Костромская область) // Почвоведение. 2009. № 9.

2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М., 1986.

3. Гончарова О.Ю., Семенюк О.В., Матышак Г.В. и др. Биологическая активность городских почв: пространственная вариабельность и определяющие факторы // Почвоведение. 2022. № 8.

4. ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы определения физических характеристик. М., 2019.

5. Евдокимов И.В., Саха С., Благодатский С.А., Кудеяров В.Н. Иммобилизация азота почвенными микроорганизмами в зависимости от доз его внесения // Почвоведение. 2005. № 5.

6. Иващенко К.В., Ананьева Н.Д., Васенев В.И. и др. Биомасса и дыхательная активность почвенных микроорганизмов в антропогенно-измененных экосистемах (Московская область) // Почвоведение. 2014. № 9.

7. Королев П.С., Пашкевич Е.Б., Болышева Т.Н. Влияние дробного внесения разных доз комплексных удобрений на физиологические показатели растений длительно эксплуатируемых газонов в Москве // Проблемы агрохимии и экологии. 2022. № 2.

8. Кудеяров В.Н. Современное состояние углеродного баланса и предельная способность почв к поглощению углерода на территории России // Почвоведение. 2015. № 9.

9. Кулачкова С.А., Коваленко А.В. Городские почвы одного из районов Новой Москвы как источники поступления метана и углекислого газа в атмосферу // Вестн. Моск. ун-та. Серия 17. Почвоведение. 2021. № 4.

10. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Хорошаев Д.А. и др. Анализ многолетней динамики дыхания почв в лесном и луговом ценозах Приокско-Террасного биосферного заповедника в свете современных климатических трендов // Почвоведение. 2020. № 10.

11. Мамонтов В.Г., Гладков А.А., Кузелев М.М. Практическое руководство по химии почв. М., 2012.

12. Постановление Правительства Москвы от 10.09.2002 № 743-ПП (ред. от 03.09.2019) «Об утверждении Правил создания, содержания и охраны зеленых насаждений и природных сообществ города Москвы».

13. Практикум по агрохимии // Под ред. академика РАСХН В.Г. Минеева. М., 2001.

14. Прокофьева Т.В., Герасимова М.И. Городские почвы: диагностика и классификационное определение по материалам научной экскурсии конференции SUITMA 9 по Москве. // Почвоведение. 2018. № 9.

15. СанПиН 1.2.3685-21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания.

16. Смагин А.В. Газовая фаза почв. М., 2005.

17. Сусьян Е.А., Ананьева Н.Д., Трошин А.В. и др. Влияние многолетнего применения разных форм азотных удобрений на уровень дыхания микробного сообщества и углеродно-азотный режим серой лесной почвы // Агрохимия. 2008. № 6.

18. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Л.А. Воробьевой. М., 2006.

19. Anderson T.H., Domsh K.H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soil // Soil Biol. Biochem. 1978. № 10.

20. Chen Z., Xu Y., He Y. et al. Nitrogen fertilization stimulated soil heterotrophic but not autotrophic respiration in cropland soils: A greater role of organic over inorganic fertilizer // Soil Biology and Biochemistry. 2018. Vol. 116. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2017.10.029

21. Comeau L.-P., Hergoualc'h K., Hartill J. et al. How do the heterotrophic and the total soil respiration of an oil palm plantation on peat respond to nitrogen fertilizer application? // Geoderma. 2016. Vol. 268. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2016.01.016

22. Ding W., Cai Y., Cai Z. et al. Soil respiration under maize crops: Effects of water, temperature, and nitrogen fertilization // Soil Science Society of America Journal. 2007. Vol. 71, № 3. https://doi.org:10.2136/sssaj2006.0160

23. Huang K., Li Y., Hu J et al. Rates of soil respiration components in response to inorganic and organic fertilizers in an intensively-managed Moso bamboo forest // Geoderma. 2021. Vol. 403. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115212

24. Huth N.I., Thornburn P.J., Radford B.J. et al. Impacts of fertilizers and legumes on N₂O and CO₂ emissions from soils in subtropical agricultural systems: A simulation study // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2010. Vol. 136.

25. ISO 16072-2002 Soil quality — Laboratory methods for determination of microbial soil respiration. 2002.

26. ISO 18400-206 Soil quality — Sampling — Part 206: Collection, handling and storage of soil under aerobic conditions for the assessment of microbiological processes, biomass and diversity in laboratory. 2018.

27. Kuzyakov Y., Friedel J. K., Stahr K. Review of mechanisms and quantification of priming effects // Soil Biology and Biochemistry. 2000. Т. 32, №. 11–12.

28. Livesley S.J., Dougherty B.J., Smith A.J. et al. Soil-atmosphere exchange of carbon dioxide, methane and nitrous oxide in urban garden systems: impact of irrigation, fertiliser and mulch // Urban Ecosystem. 2010. Vol. 13.

29. Shchepeleva A.S., Vizirskaya M.M., Vasenev V.I., Vasenev I.I. Analysis of carbon stocks and fluxes of urban lawn ecosystems in Moscow megapolis // Urbanization: challenge and opportunity for soil functions and ecosystem services. Proceedings of 9^th SUITMA Congress. 2019. https://doi.org/10.1007/978-3-319-89602-1

30. Wang Q., Zhang W., Sun T. et al. N and P fertilization reduced soil autotrophic and heterotrophic respiration in a young Cunninghamia lanceolata forest // Agricultural and Forest Meteorology. 2017. Vol. 232. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2016.08.007

31. Xu M., Shang H. Contribution of soil respiration to the global carbon equation // Journal of plant physiology. 2016. Vol. 203.

32. Zhang S., Li Y., Singh B.P. et al. Contrasting short-term responses of soil heterotrophic and autotrophic respiration to biochar-based and chemical fertilizers in a subtropical Moso bamboo plantation // Applied Soil Ecology. 2021. Vol. 157. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2020.103758