Курганова Ирина Николаевна

Дыхание почв, представляющее один из главных потоков в глобальном цикле углерода, характеризуется высокой временной и пространственной вариабельностью. На основе непрерывного 21-летнего круглогодичного мониторинга за дыханием дерново-слабоподзолистой почвы в лесном и луговом ценозах южно-таежной зоны выполнена оценка временной изменчивости потоков СО₂ из почв на разных временных уровнях: месячном, сезонном и годовом. Наиболее значительно варьировали величины суммарного дыхания дерново-слабоподзолистой почвы на месячном уровне осреднения (коэффициент вариации, CV = 25–56%), в то время как вариабельность величины годового дыхания почв составляла 20–22%. На сезонном уровне осреднения самой высокой изменчивостью (CV = 39–44%) отличались зимние потоки СО₂ из почв, а вариабельность величины суммарного дыхания почв в остальные календарные сезоны года была близкой и составляла 26–29%. Влияние типа ценоза на суммарные потоки СО₂ из дерново-слабоподзолистой почвы было статистически достоверным как на годовом уровне осреднения, так и во все календарные сезоны года, кроме зимнего. Наиболее стабильным показателем, характеризующим особенности сезонного распределения потоков СО₂ в пределах года, является вклад теплого периода (май — октябрь) в суммарный годовой поток СО₂ из почв, в среднем составляющий 73‒77%. Его вариабельность за 21 год наблюдений в обоих ценозах составила 8%. Можно рекомендовать использовать этот показатель для получения оценок годовых потоков СО₂ из почв на основе полевых определений, проведенных только в пределах вегетационного сезона. Проведенные численные эксперименты показали, что проведение непрерывных наблюдений за эмиссией СО₂ из почв в течение пяти последовательных лет снижает вариабельность годовых и сезонных потоков СО₂ из почв более, чем в 2 раза по сравнению с одно- или двухлетним периодом измерений. Это позволяет рекомендовать пятилетний период наблюдений в качестве оптимального необходимого для получения адекватных значений годовых и сезонных потоков СО₂ из почв южно-таежной зоны.

Стабильность органического вещества почв рассматривается как результат соотношения содержания в нем энергии, потенциально доступной для микроорганизмов, и энергетического барьера на пути его разложения. Плотность энергии и энергия активации, определяющие стабильность органического вещества почвы (0–30 см), корней и подстилки для условий лесного и лугового ценозов в лесостепной зоне Восточной Сибири, были измерены методами термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии. Органическое вещество фракционировали на пулы в зависимости от их термической стабильности — лабильный, стабильный и устойчивый. Энергия активации термического разрушения устойчивого пула почвенного органического вещества в 2,8 раза выше, чем лабильного. В лесном ценозе на единицу термически устойчивого почвенного органического вещества содержится больше лабильного органического вещества, чем в луговом. Поэтому бóльшая биоэнергетическая доступность органического вещества почв в лесном ценозе обеспечивает более быстрый оборот углерода по сравнению с почвами лугового ценоза. В почвах под лесной растительностью формируется в 1,5 раза больший запас органического углерода по сравнению с почвами под луговым ценозом. Отношение плотности энергии к энергии активации, характеризующее потенциальную биоэнергетическую выгоду для микроорганизмов от разложения органических субстратов, может быть использовано для характеристики качества органического вещества как дополнение к широко применяемому для этого отношения C:N. Преобразование лесной подстилки и степного войлока в почвенное органическое вещество сопровождается снижением энергии активации окисления их органического вещества и увеличением плотности энергии. Выявленные процессы подчеркивают ведущую роль разложения и избирательной стабилизации продуктов микробного метаболизма при формировании органического вещества почвы.