Методические особенности определения базального дыхания органогенных образцов торфяных почв

Аннотация

На примере органогенных образцов торфяных почв двух таежных подзон изучены методические особенности определения базального дыхания (БД). Установлено, что величины БД, рассчитанные в начальный момент инкубирования (30 минут), значительно превышают «классический» вариант (24 часа) и постепенно уменьшаются со временем, что наблюдается на примере всех типов образцов. Выявлена зависимость БД от массы образца и от соотношения объема образца и объема флакона — значения тем выше, чем больше объем флакона для инкубирования и чем меньше навеска. Концентрации СО2 при этом не оказывают влияния на динамику БД: как при околонулевых, так и при относительно высоких (4400 ppm) стартовых значениях содержания СО2 в системе результаты характеризуются сходными трендами. При оценке биологической активности почв методом БД критически важно соблюдать одинаковый временной интервал инкубирования, одинаковые соотношения объемов образца и газовой фазы, что обусловлено значительным вкладом физических процессов в динамику накопления СО2 в инкубационных флаконах. Стандартный вариант определения БД в течение 24-часового инкубирования показал результаты, минимально отличающиеся в зависимости от методических аспектов, и, вероятно, наиболее предпочтителен в данном типе экспериментов. Ключевые слова: торф, скорость минерализации, Histosol, дыхание почв, биологическая активность почв, углеродный баланс.

Литература

1. Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Гавриленко Е.Г. Особенности определения углерода микробной биомассы почвы методом субстрат-индуцированного дыхания // Почвоведение. 2011. № 11. С. 1327–1333. 2. Благодатская Е.В., Ананьева Н.Д., Мякшина Т.Н. Характеристика состояния микробного сообщества по величине метаболического коэффициента // Почвоведение. 1995. № 2. С. 205–210. 3. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М., 1986. 416 с. 4. Воробьева Л.А. Теория и практика химического анализа почв. М., 2006. 400 с. 5. Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Бобрик А.А. и др. Оценка вклада корневого и микробного дыхания в общий поток СО2 из торфяных почв и подзолов севера Западной Сибири методом интеграции компонентов // Почвоведение. 2019. № 2. С. 234–245. 6. Евдокимов И.В. Методы определения биомассы почвенных микроорганизмов // RJEE. 2018. Т. 3, № 3. https://doi.org/10.21685/2500-0578-2018-3-5 7. Ковалева Е.И., Трофимов С.Я., Шоба С.А. Функционирование почв в условиях нефтяного загрязнения в таежной зоне Западной Сибири // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2024. № 4. С. 214–227. 8. Маслов М.Н., Маслова О.А., Токарева О.А. Изменение лабильного и микробного пулов углерода и азота в лесной подстилке при разных способах хранения образцов // Почвоведение. 2019. № 7. С. 793–802. 9. Матышак Г.В., Богатырев Л.Г., Гончарова О.Ю. и др. Особенности развития почв гидроморфных экосистем северной тайги Западной Сибири в условиях криогенеза // Почвоведение. 2017. № 10. С. 1155–1164. 10. Смагин А.В. Газовая фаза почв. М., 2005. 301 с. 11. Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Щерба Т.Э., Шнырев Н.А. Абиотические факторы дыхания почв // Экологический вестн. Северного Кавказа. 2009. Т. 6, № 1. С. 5–19. 12. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004. 341 с. 13. Anderson J.P.E., Domsch K.H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. Vol. 10, № 3. P. 215–221. https://doi.org/10.1016/0038-0717(78)90099-8 14. Bekku Y., Koizumi H., Oikawa T. et al. Examination of four methods for measuring soil respiration // Appl. Soil Ecol. 1997. Vol. 5, № 3. https://doi.org/10.1016/S0929-1393(96)00131-X 15. Chen X., Tang J., Jiang L. et al. Evaluating the impacts of incubation procedures on estimated Q10 values of soil respiration // Soil Biol. Biochem. 2010. Vol. 42, № 12. P. 2282–2288. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2010.08.030 16. Creamer R.E., Schulte R.P.O., Stone D. et al. Measuring basal soil respiration across Europe: Do incubation temperature and incubation period matter? // Ecol. Indic. 2014. Vol. 36. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2013.08.015 17. Guntiñas M.E., Gil-Sotres F., Leiros M.C. et al. Sensitivity of soil respiration to moisture and temperature // J. Soil Sci. Plant Nutr. 2013. Vol. 13, № 2. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-95162013005000035 18. Hofman J., Dušek L., Klánová J. et al. Monitoring microbial biomass and respiration in different soils from the Czech Republic – a summary of results // Environ. Int. 2004. Vol. 30, № 1. P. 19–30. https://doi.org/10.1016/S0160-4120(03)00142-9 19. ISO 16072 (2002). Soil quality – laboratory methods for determination of microbial soil respiration. 20. ISO 17155 (2003). Soil quality – Determination of abundance and activity of the soil microflora using respiration curves. 21. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria, 2022. 22. Koizumi H., Nakadai T., Usami Y. et al. Effect of carbon dioxide concentration on microbial respiration in soil // Ecol. Res. 1991. Vol. 6. P. 227–232. 23. Meyer N., Welp G., Amelung W. Effect of sieving and sample storage on soil respiration and its temperature sensitivity (Q10) in mineral soils from Germany // Biol. Fertil. Soils. 2019. Vol. 55, № 8. P. 825–832. https://doi.org/10.1007/s00374-019-01374-7 24. Pitombo L.M., Ramos J.C., Quevedo H.D. et al. Methodology for soil respirometric assays: Step-by-step and guidelines to measure fluxes of trace gases using microcosms// MethodsX. 2018. Vol. 5. P. 656–668. 25. Ritz K., Harris J.A., Pawlett M. et al. Using Science to Create a Better Place: Catabolic Profiles as an Indicator of Soil Microbial Functional Diversity // Environment Agency Science Report. SC040063/SR. 2006. 26. Stanek W., Silc T. Comparisons of four methods for determination of degree of peat humification (decomposition) with emphasis on the von Post method // Can. J. Soil Sci. 1977. Vol. 57, № 2. P. 109–117. https://doi.org/10.4141/cjss77-015 27. Uzun N., Uyanoz R. Determination of urease catalase activities and CO2 respiration in different soils obtained from in semi-arid region Konya, Turkey // Trends in Soil & Plant Sciences Journal. 2011. Vol. 2. P. 1–6. 28. Vanhala P., Tamminen P., Fritze H. Relationship between basal soil respiration rate, tree stand and soil characteristics in boreal forests // Environ. Monit. Assess. 2005. Vol. 101. P. 85–92. https://doi.org/10.1007/s10661-005-9134-0 29. Wade J., Culman S.W., Hurisso T.T. et al. Sources of variability that compromise mineralizable carbon as a soil health indicator // Soil Sci. Soc. Am. J. 2018. Vol. 82, № 1. P. 243–252. https://doi.org/10.2136/sssaj2017.03.0105 30. Zhou W., Hui D., Shen W. Effects of soil moisture on the temperature sensitivity of soil heterotrophic respiration: a laboratory incubation study // PloS one. 2014. Vol. 9, № 3. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0092531