Автотрофная и гетеротрофная составляющие дыхания почв криолитозоныНИР

Autotrophic and heterotrophic components of soil respiration on permafrost

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 февраля 2016 г.-31 декабря 2016 г. Автотрофная и гетеротрофная составляющие дыхания почв криолитозоны
Результаты этапа: Проведены экспедиции на стационары «Надым», «Новый Уренгой». Выбраны и заложены экспериментальные мониторинговые площадки в экосистемах с различным растительным, почвенным покровами, с различным уровнем залегания ММП (лесные экосистемы, экосистемы мерзлых бугристых торфяников, полигональная тундра). Измерены фоновых показателей эмиссии СО2, которая в лесной экосистеме составила 660±110 мгСО2/м2/ч; на торфянике 116±30 мгСО2/м2/ч; на пятнистой тундре 76±8 мгСО2/м2/ч. Проведены эксперименты по раздельному определению почвенного дыхания по 4 методикам: затенение, исключение корней (измерение эмиссии на участках с отсутствием высшей растительности), субстрат-индуцированное дыхание, интеграции компонентов. Проведены мониторинговые исследования на экспериментальных площадках (эмиссия и концентрация СО2, температура, влажность, освещенность). Отобраны почвенные образцы и монолиты (из них отобраны корни для определения запасов), живые растений. Лабораторные и камеральные исследования: определены общие свойства почв (общий углерод, азот, влажность, объемный вес, зольность). По результатам проведенных полевых экспериментов по раздельному определению корневого и микробного дыхания почв (методы затенения и исключения корней), первичная оценка доли корневого дыхания в лесном биогеоценозе составила 7-50%, в тундровом находится в диапазоне от 10 до 50%.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Автотрофная и гетеротрофная составляющие дыхания почв криолитозоны
Результаты этапа: Дана подробная характеристика растительного и почвенного покровов, геокриологических условий, гидротермического режима почв, формирующихся под типичной пятнистой тундрой в зоне сплошного распространения многолетне-мерзлых пород. Опробованный в первый год проекта метод «затенения растений» был применен для участка южной тундры. По результатам эксперимента вклад корневого дыхания составил около 67%. Также на участке пятнистой тундры для оценки корреляции показателей функционирования почв (эмиссии СО2) и ее свойств была исследована трансекта, пересекающая типичные элементы ландшафта (минеральные пятна, зарастающие пятна, трещины между пятнами). Было показано, что в силу специфика объекта, метод «регрессии» на данном участке не может быть применен, т.е. отсутствует значимая корреляция эмиссии и запасов корневой биомассы. Это связано с превалирующим влиянием других факторов (температура, влажность, сложение почвы). На следующий год, по возможности, для данного участка будет применен метод «интеграции компонентов». В отчетном году был выполнен большой блок работ, связанный с апробацией метода «интеграции компонентов» («раздельной инкубации источников СО2») на двух контрастных объектах: торфяной мерзлотной почве и подзоле. По результатам, вклад корневого дыхания на торфяной почве составил 14%, на подзоле 30%. Также в ходе данного эксперимента были получены данные по запасам корневой биомассы (по фракциям и горизонтам), по вкладу в общее дыхание отдельных фракций корней, вкладу в гросс-продукцию СО2 почвами отдельных горизонтов, по запасам углерода микробной биомассы и лабильного углерода. Были сформулированы общие заключения о данном методическом подходе, даны рекомендации по его применению. Было показано, что все исследованные экосистемы двух природных зон значимо различаются по величине эмиссии СО2. Для всех почв была выявлена выраженная суточная динамика эмиссии СО2. Было показано, что данная динамика связана как с суточным ходом температуры почвы, так и с активностью корневых систем.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Автотрофная и гетеротрофная составляющие дыхания почв криолитозон
Результаты этапа: Основным итогом данной работы стало определение вклада автотрофной и гетеротрофной составляющих дыхания в эмиссию СО2 почвами, функционирующими в зоне распространения многолетнемерзлых пород (Западная Сибирь). Результаты были получены в ходе комплексных детальных исследований на основе серии полевых, лабораторных и расчетных методов. Были использованы следующие методики: затенение (shading); срезание растительности (clipping); метод исключения корней (root excluding) в различных модификациях (сравнение эмиссии на схожих участках с растительностью и без); метод интеграции компонентов или раздельного инкубирования (components integration); полевая модификация метода СИД; метод регрессии в разных модификациях. Данные были получены для следующих объектов: 1) подзолы языковатые и оподзоленные подбуры (лесные фитоценозы); 2) торфяно-криоземы и торфяные олиготрофные почвы (плоскобугристые торфяники); и 3) торфяные олиготрофные остаточно эутрофные почвы (крупнобугристый торфяник); 4) криометаморфические и криотурбированные почвы (пятнисто-медальонная тундра). Минимальные величины вклада корней в общее почвенное дыхание было получено для почв плоскобугристых торфяников (14-25%) и отдельных ландшафтных компонентов пятнистых тундр (заросшие трещины) (16%). Данные участки характеризуются невысокими запасами корневой биомассы и органогенным характером верхних почвенных горизонтов (и, как следствие, высокими величинами микробного дыхания). Для почв лесных фитоценозов – подзолов и подбуров был получен широкий диапазон данных по вкладу корневого дыхания: от 30 до 80%. Столь широкое варьирование объясняется прежде всего различиями в характере напочвенного растительного покрова – от почти полного отсутствия сосудистых растений (сосняки беломошники) до участков с 85% проективным покрытием сосудистых растений (сосняки зеленомошники). Вклад корневого дыхания на почвах крупнобугристых торфяников составил в среднем 40%. Также в ходе исследований были получены данные по запасам корневой биомассы для всех ключевых участков. Минимальные запасы характерны для почв «торфяных пятен» - 3,5 г/м2. Небольшими запасами характеризовались почвы минеральных пятен (южная тундра) (250-300 г/м2), сосняки беломошники (около 200 г/м2) и почвы плоскобугристых торфяников (200-300 г/м2). Отдельные участки торфяников (особенно крупнобугристых) характеризуются несколько большими запасами корней – до 450 г/м2. Максимальными запасами корневой биомассы характеризуются сосняки зеленомошники – до 3000 г/м2. Также в ходе исследований были получены данные по удельному дыханию отделенных корней. Эти величины, а также уточненные и конкретизированные методики полевого раздельного определения вклада корневого дыхания в эмиссию СО2 почвами будут актуальны для любых экологических исследований.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".

Прикрепленные файлы

№ Имя Описание Имя файла Размер Добавлен
1. Vestnik_korni.pdf Vestnik_korni.pdf 423,3 КБ 21 марта 2018 [goncholgaj]