Влияние локальных условий почвообразования на состав стабильных изотопов углерода почв Приольхонья

Аннотация

Изучены пространственные и внутрипрофильные вариации состава стабильных изотопов углерода органического вещества почв центральной части западного побережья озера Байкал. Территория характеризуется контрастной ландшафтной структурой и вариативностью климатических условий, отражающихся на составе стабильных изотопов углерода почв. Значения δ13С органического вещества и опада находятся в диапазоне от –27,93 до –18,19‰ и свидетельствуют о преобладании растительности с С3-типом фотосинтеза. Тем не менее в степных ландшафтах отмечены единичные представители растений с С4- и CAM-фотосинтезом. Значения δ13С возрастают в направлении от лесных почв предгорий Приморского хребта к степным почвам Приольхонского плато. Такая тенденция отражает снижение влагообеспеченности, являющейся основным лимитирующим фактором развития почв Приольхонья и определяющей через дискриминацию 13С в растительных тканях состав стабильных изотопов углерода органического вещества почв. Вне зависимости от условий педогенеза для почв исследуемой территории характерно снижение значений δ13С с глубиной. Однако выраженность такого градиента определяется локальными сочетаниями факторов почвообразования. Исходя из различий исследуемых почв по коэффициентам наклона линейных регрессий (β), предполагается более интенсивный оборот углерода в почвах склонов северо-западных экспозиций, а также прибрежных ландшафтов и отрицательных форм рельефа, где влияние воздушных масс с озера Байкал обусловливает меньшее иссушение профиля в летний период и обеспечивает более благоприятный гидротермический режим почв для микробиологической активности. При этом вариации β не сопровождаются существенными колебаниями в значениях C:N и pH, что может свидетельствовать о несущественной роли внутрипочвенных факторов и перекрытии их влияния эффектом влагодефицита на интенсивность оборота углерода в почвах Приольхонья.

Литература

1. Аненхонов О.А., Иванова Л.А., Ронжина Д.А. и др. С4-растения во флоре Бурятии // Изв. Иркутского гос. ун-та. Сер.: Биология. Экология. 2019. Т. 30.
2. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. М., 1980.
3. Атлас. Байкал / Под ред. Г.И. Галазий. М., 1993.
4. Белов А.В., Безрукова Е.В., Соколова Л.П. Эволюционно-генетическая основа структурно-ценотического разнообразия современной растительности Предбайкалья // Геогр. и прир. рес. 2018. № 1.
5. Буфал В.В. Условия формирования современного климатического фона // Природопользование и охрана среды в бассейне Байкала / Под ред. А.В. Мартынова, С.В. Рященко и А.В. Белова. Новосибирск, 1990.
6. Буфал В.В., Линевич Н.Л., Башалханова Л.Б. Ландшафтно-климатическая обусловленность рекреационного потенциала побережья озера Байкал // Геогр. и прир. рес. 2004. № 4.
7. Голубцов В.А., Вантеева Ю.В., Воропай Н.Н. Влияние влагообеспеченности на состав стабильных изотопов углерода органического вещества почв Байкальского региона // Почвоведение. 2021. № 10. https://doi.org/10.31857/S0032180X21100063
8. Густокашина Н.Н., Данько Л.В., Балыбина А.С. Микроклиматические особенности геосистем Приольхонья // Структура, функционирование и эволюция горных ландшафтов Западного Прибайкалья / Под ред. В.А. Снытко. Иркутск, 2005.
9. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004.
10. Кузьмин С.Б., Данько Л.В. Палеоэкологические модели этноприродных взаимодействий. Новосибирск, 2011.
11. Семенюк О.В., Телеснина В.М., Богатырев Л.Г. и др. Оценка внутрибиогеоценозной изменчивости лесных подстилок и травяно-кустарничковой растительности в еловых насаждениях // Почвоведение. 2020. № 1.
12. Степанцова Н.В. Атлас растений западного побережья озера Байкал. Иркутск, 2013.
13. Тулина А.С., Семенов В.М. Оценка чувствительности минерализуемого пула почвенного органического вещества к изменению температуры и влажности // Почвоведение. 2015. № 8. https://doi.org/10.7868/S0032180X15080109
14. Acton P., Fox J., Campbell E. et al. Carbon isotopes for estimating soil decomposition and physical mixing in well-drained forest soils // J. Geophys. Res. Biogeosci. 2013. Vol. 118, № 4.
15. Bilichenko I.N., Voropay N.N. Landscape and climate studies of mountain areas of the Baikal natural territory // IOP Conf. Series: Earth and Env. Sci. 2018. Vol. 211.
16. Bowling D.R., Pataki D.E., Randerson J.T. Carbon isotopes in terrestrial ecosystem pools and CO2 fluxes // New Phytologist. 2008. Vol. 178.
17. Brunn M., Spielvogel S., Sauer T. et al. Temperature and precipitation effects on δ13C depth profiles in SOM under temperate beech forests // Geoderma. 2014. Vol. 235–236.
18. Ehleringer J.R., Buchmann N., Flanagan L.B. Carbon isotope ratios in belowground carbon cycle processes // Ecological Applications. 2000. Vol. 10.
19. Garten C., Cooper L., Post W. et al. Climate controls on forest soil C isotope ratios in the Southern Appalachian Mountains // Ecology. 2000. Vol. 81, № 4.
20. Lorenz M., Derrien D., Zeller B. et al. The linkage of 13C and 15N soil depth gradients with C:N and O:C stoichiometry reveals tree species effects on organic matter turnover in soil // Biogeochemistry. 2020. Vol. 151.
21. Malone E.T., Abbott B.W., Klaar M. et al. Decline in ecosystem delta 13C and mid-successional nitrogen loss in a two-century glacial chronosequence // Ecosystems. 2018. Vol. 21, № 8.
22. Oyungerel Sh., Tsendeekhuu Ts., Tserenkhand G. A study to detect CAM plants in Mongolia // Mongolian J. of Biol. Sci. 2004. Vol. 2, № 1.
23. Rao Z., Guo W., Cao J. et al. Relationship between the stable carbon isotopic composition of modern plants and surface soils and climate: A global review // Earth-Sci. Rev. 2017. Vol. 165.
24. Sage R.F., Kocacinar F., Kubien D.S. C4 Photosynthesis and Temperature // C4 photosynthesis and related CO2 concentrating mechanisms / A. Raghavendra, R. Sage (Eds). Dordrecht, 2010. (Advances in Photosynthesis and Respiration; Vol. 32).
25. Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) 1 Arc-Second Global. 2018. https://doi.org/10.5066/F7PR7TFT
26. Vanteeva J.V., Solodyankina S.V. Ecosystem functions of steppe landscapes near Lake Baikal // Haquetia. 2015. Vol. 14, № 1.