Манакова Ольга Ивановна

В пик вегетационной активности исследованы микробная продукция и эмиссия СО2 в дерново-подзолистых почвах карбонового полигона МГУ «Чашниково» в Московской области. Объектами выступили мониторинговые площадки в двух природных экосистемах (вторичный еловый лес и суходольный разнотравный луг) и в двух агроэкосистемах (многолетние травы и чистый пар). Почвы различались запасами углерода органического вещества (Сорг), микробного углерода (Смик) и потенциально-минерализуемого углерода (Спм). Наибольшие величины микробных показателей и содержания углерода отмечались в верхних 30 см с максимумом в верхних 10 см. Запасы Сорг в слое 0–30 см были в 1,1–1,3 раза выше в агропочвах (72,7–75,6 т·га-1) по сравнению с природными (59,4–65,0 т·га-1) из-за различия в плотности почв. Вклад запасов Смик в запасы Сорг в почвах луга и агропочвах под многолетними травами (1,8 и 1,4%) был выше, чем в лесных почвах и почвах под чистым паром. Запасы Спм в природных почвах (1,34 и 0,97 т·га-1 для слоя 0–10 см) были в 1,3–2,3 раза больше, чем в агропочвах, но интенсивность минерализации органического вещества в агропочвах в 1,4–2,9 раз ниже, чем в почвах естественных экосистем. Для экосистем со сходной растительностью показано влияние запасов Спм на величину микробной продукции СО2, отмечалось ее пропорциональное увеличение. Максимальная потенциальная микробная продукция СО2 (4,8 гС·м-2·сут-1 для слоя 0–10 см и 10,5 гС·м-2·сут-1 для слоя 0–30 см), запасы Смик (0,50 т·га-1), а также эмиссия СО2 (11,09±0,29 гС·м-2·сут-1) были характерны для почв суходольного луга. В остальных биоценозах микробная продукция СО2 ниже примерно в 2 раза. Так как эмиссия СО2, помимо микробного дыхания, обусловлена еще дыханием корней растений, то минимальные ее величины наблюдались с агропочв под чистым паром (5,01±1,43 гС·м-2·сут-1). Эмиссия СО2 лесными почвами и агропочвами под многолетними травами была статистически незначимо ниже по сравнению с лугом.

Исследованы запасы углерода в основных составляющих хвойно-широколиственного леса на территории Московской области: различных фракциях древостоя, сухостоя, мортмассе, подстилке, живом напочвенном покрове и минеральном профиле почвы. Для оценки потенциальной интенсивности разложения органического вещества определяли ряд показателей функционирования микробной биомассы. Дана оценка запасов углерода и их долей в компонентах экосистемы, различающихся по скорости обновления и потенциальной способности к секвестрации углерода, а также степени их пространственного варьирования. Общий пул углерода изученной лесной экосистемы составляет 18,7+0,8 кгм‒2, причем в многолетних частях древостоя, сухостое, мортмассе и минеральном профиле почвы сосредоточено почти 90% от общего запаса. Эти наиболее устойчивые пулы характеризуются наименьшим пространственным варьированием в пределах биогеоценоза. Запасы углерода ассимилирующей части травяного яруса и листьев деревьев составляют всего 0,02 и 0,08 кгм‒2 соответственно. Запасы углерода подстилок довольно низкие — 0,21±0,04 кгм‒2, что не превышает 2% от общих запасов углерода экосистемы. Полученные данные говорят о том, что даже вторичные субклимаксные лесные экосистемы, являются существенным поглотителем атмосферного углерода, главным образом за счет массы древостоя и органического вещества почвы.

Для дерново-подзолистых почв на территории УО ПЭЦ МГУ «Чашниково» исследована зависимость плотности почв от сопротивления пенетрации, влажности, гранулометрического состава и содержания органического углерода. На шести ключевых участках разного типа землепользования проводилось измерение сопротивления пенетрации пенетрологгером на площадках перед стенками трёх почвенных разрезов. Из этих же разрезов проводился отбор образцов на плотность методом режущих колец объёмом 100 см³. В образцах затем определялись влажность, содержание органического углерода методом Тюрина и гранулометрический состав на дифракционном лазерном анализаторе. Были разработаны 24 регрессионные модели для предсказания плотности почв. Коэффициенты детерминации (R²) составляли от 0,23 до 0,89, а корень из среднеквадратической ошибки (RMSE) — от 0,07 до 0,18 г·см⁻³. По результатам моделирования оказалось, что наибольший вклад в прогнозирование плотности вносят: содержание органического углерода, глубина и сопротивление пенетрации. Добавление в модель конкретных фракций гранулометрического состава является более информативным, чем использование главных компонент фракций гранулометрического состава в качестве предикторов. Полевая влажность почв во многих моделях оказалась незначимым предиктором для плотности. С учетом трудоемкости определения полного набора предикторов были предложены модели с сокращенным набором предикторов: 1) глубина и сопротивление пенетрации, 2) содержание органического углерода и сопротивления пенетрации, 3) содержание органического углерода. Данные первой из перечисленных моделей автоматически собираются в процессе использования пенетрологгера, что делает её удобной для мониторинговых обследований. Важные ограничения метода связаны с гранулометрическим составом почв и способом его определения: например, при наличии крупных валунов в почве измерение сопротивления пенетрации пенетрологгером сверху вниз невозможно, так как измерительный инструмент упирается в крупную фракцию и проталкивание его в нижележащие горизонты невозможно. Использование предлагаемых регрессионных уравнений, в которых гранулометрический состав определён иным способом, чем лазерная дифракция, некорректно. Выбор конкретной гранулометрической фракции в качестве предиктора должен основываться на корреляционном анализе для каждой конкретной территории.