ВКЛАД ПОЧВЕННОЙ МИКРОБИОТЫ И ПОЧВЕННЫХ КАРБОНАТОВ В ЭМИССИЮ СО2 ИЗ СТЕПНЫХ И СУХОСТЕПНЫХ ПОЧВ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Определили резервуары углерода, выявили количественный вклад почвенных карбонатов и углерода микробной биомассы в эмиссию СО2 из почв. Объектами исследования были черноземы дисперсно-карбонатные (Haplic Chernozems Hypocalcic) и каштановые почвы (Haplic Kastanazems) Западного Забайкалья. Данные оценки резервуаров углерода, а также вклад карбонатов и углерода микробной биомассы в трансформационном потоке эмиссии углекислоты будут использованы для расчета баланса углерода наземных экосистем и моделирования его отклика на климатические и антропогенные изменения окружающей среды. Сравнили запасы общего углерода в черноземах и каштановых почвах. Выявлено, что внутри пулов углерода существуют разные соотношения органических и неорганических форм. В каштановых почвах углерод в большей степени аккумулирован в форме карбонатов (61–67%), в черноземах доминирует органическая составляющая (52–78%). Определен вклад карбонатов в эмиссию С-СО2, показатель значителен и составляет в черноземах 1–3 и в каштановых почвах 3% от Скарб, что следует учитывать при балансовых расчетах. Вклад Собщ в эмиссию углекислоты значителен и составил в целинных почвах 1.1–2.5, в агрогенных – 0.8–3.1%. Участие углерода биомассы микроорганизмов в общем запасе органического углерода было незначительным и составляло для черноземов 1.4–2.5% и каштановых почв 1.8–3.3% от Сорг. Выявлено, что микробное дыхание почв убывало в ряду: чернозем дисперсно-карбонатный → каштановая почва.

Об авторах

Э. О. Чимитдоржиева

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: erzhena_ch@mail.ru
Россия,

Список литературы

  1. Lal R. Sequestering carbon in soils of arid ecosystems // Land Degradation & Development. 2009. V. 20. P. 441–454.
  2. Zhao Y., Bol R., Sun Z., Zhuge Y., Shi X., Wu W., Meng F. CO2 emission and source partitioning from carbonate and non carbonate soils during incubation // Pedosphere. 2022. V. 32. Iss. 3. P. 452–462. https://doi.org/10.1016/S1002 0160[21]600115
  3. Wani O.A., Kumar S., Hussain N., Wani A.I.A., Babu S., Parvej A., Rashid M., Simona Popescu M., Mansoor S. Multi scale processes influencing global carbon storage and land carbon climate nexus: A critical review // Pedosphere. 2023. V. 33, P. 250–267. https://doi.org/10.1016/j.pedsph.2022.07.002
  4. Nissan A., Alcolombri U., Peleg N., Galili N., Jimenez Martinez J., Molnar P., Holzne M. Global warming accelerates soil heterotrophic respiration // Nat. Commun. 2023. V. 14. 3452. doi: 10.1038/s41467-023-38981-w
  5. Schlesinger W.H., Andrews J.A. Soil respiration and the global carbon cycle // Biogeochemistry. 2000. V. 48(1). P. 7−20.
  6. Pries C.E.H., Castanha C., Porras R.C., Torn M.S. The whole soil carbon flux in response to warming // Science. 2017. V. 355. P. 1420–1423.
  7. IPCC: Climate change 2021: Contribution of working group I to the sixth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press, 2021.
  8. Lal R. Soil carbon sequestration impacts on global climate change and food security // Science. 2004. V. 304. P. 1623–1627.
  9. Ramnarine R., Wagner Riddle C., Dunfield K.E., Voroney R.P. Contributions of carbonats to soil CO2 emissions // Can. J. Soil Sci. 2012. V. 92. P. 599–607.
  10. Monger H.C., Kraimer R.A., Khresat S.E., Cole D.R., Wang X., Wang J. Sequestration of inorganic carbon in soil and groundwater // Geology. 2015. V. 43. P. 375–378.
  11. Ferdush J., Paul V. A review on the possible factors influencing soil inorganic carbon under elevated CO2 // Catena. 2021. V. 204. 105434.
  12. Sun Z., Meng F., Zhu B. Influencing factors and partitioning methods of carbonate contribution to CO2 emissions from calcareous soils // Soil Ecol. Lett. 2023. V. 5. Р. 6–20. doi: 10.1007/s42832-022-0139-1
  13. Bond-Lamberty B., Thomson A. Temperature associated оргiated increases in the global soil respiration record // Nature. 2010. V. 464. P. 579–582.
  14. Hashimoto S., Carvalhais N., Ito A., Migliavacca M., Nishina K., Reichstein M. Global spatiotemporal distribution of soil respiration modeled using a global database // Biogeosciences. 2015. V. 12. P. 4121–4132.
  15. Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г., Исаев А.С. Малоизвестные импульсные составляющие почвенной эмиссии диоксида углерода в таежных лесах // Докл. АН. 2017. Т. 475. № 4. С. 473–476.
  16. Baggs E.M. Partitioning the components of soil respiration: a research challenge // Plant and Soil. 2006. V. 284. P. 1–5.
  17. Потоки и пулы углерода в наземных экосистемах России / Под ред. Г.А. Заварзина. М.: Наука, 2007. 315 с.
  18. Мамонтов В.Г. Химия почв: практикум: уч. пособ. М.: Инфра-М, 2023. 272 с. doi: 10.12737/1079438
  19. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф. Практикум по почвоведению. М.: Агроконсалт, 2002. 280 с.
  20. Шарков И.Н. Совершенствование абсорбционного метода определения выделения СО2 из почвы в полевых условиях // Почвоведение. 1987. № 1. С. 127–133.
  21. Глазовская М.А. Педолитогенез и континентальные циклы углерода. М.: Кн. дом “ЛИБРОКОМ”, 2009. 336 с.
  22. Евдокимов И.В., Благодатский С.А., Ларионова А.А., Розанова Л.Н., Орлинский Д.Б., Кудеяров В.Н. Скорость оборачиваемости микробной биомассы в почве в зависимости от доз минерального удобрения // Агрохимия. 1991. № 12. С. 49–56.
  23. Благодатская Е.В., Семенов М.В., Якушев А.В. Активность и биомасса почвенных микроорганизмов в изменяющихся условиях окружающей среды. М.: Товарищ-во научн. изд-й КМК, 2016. 243 с.
  24. Якутин М.В. Изменение режимов функционирования почвенной микробобиомассы под влиянием разнотипного сельскохозяйственного использования серой лесной почвы // Почвенные ресурсы, рационализация землепользования и экологическая оптимизация агроландшафтов в Приенисейской Сибири: Мат-лы конф. Красноярск, 1997. С. 70–72.
  25. Тейт Р.Ш. Органическое вещество почвы. М.: Мир, 1991. 398 с.
  26. Bond-Lamberty B., Wang C., Gower S.T. A global relationship between the heterotrophic and autotrophic components of soil respiration? // Global Change Biol. 2004. V. 10. P. 1756–1766.
  27. Bond-Lamberty B., Bailey V.L., Chen M., Gough C.M., Vargas R. Globally rising soil heterotrophic respiration over recent decades // Nature. 2018. V. 560. P. 80–83.
  28. Hanson P.J., Edwards N.T., Garten C.T., Andrews J.A. Separating root and soil microbial contributions to soil respiration: a review of methods and observations // Biogeochemistry. 2000. V. 48. P. 115–146.
  29. Trumbore S. Carbon respired by terrestrial ecosystems recent progress and challenges // Global Change Biol. 2006. V. 12. P. 141–153.
  30. Kuzyakov Y. Sources of CO2 efflux from soil and review of partitioning methods // Soil Biol. Biochem. 2006. V. 38. P. 425–448.
  31. Евдокимов И.В. Принципы и методы определения вклада дыхания корней и микроорганизмов в эмиссию СО2 с почвенной поверхности // Мат-лы III Всерос. научн. конф. с международ. участием “Проблемы истории, методологии и социологии почвоведения”. Пущино: “Товарищ-во научн. изд-й КМК”, 2017. С. 295–297.
  32. Alef K.A. Soil respiration // Methods in applied soil microbiology and biochemistry. London: Academic Press, 1995. Р. 214−219.
  33. Bertrand I., Delfosse O., Mary B. Carbon and nitrogen mineralization in acidic, limed and calcareous agricultural soils: apparent and actual effects // Soil Biol. Biochem. 2007. V. 39(1). P. 276−288.
  34. Rey A., Petsikos C., Jarvis P.G., Grace J. Effect of temperature and moisture on rates of carbon mineralization in a Mediterranean oak forest soil under controlled and field conditions // Europ. J. Soil Sci. 2005. V. 56(5). P. 589−599.
  35. Jia B.R., Zhou G.S., Wang Y.H., Wang F., Wang X. Effects of temperature and soil water content on soil respiration of grazed and ungrazed Leymus chinensis steppes, Inner Mongolia // J. Arid Environ. 2006. V. 67(1). P. 60−76.
  36. Dong Y., Cai М., Zhou J. Effects of moisture and carbonate additions on CO2 emission from calcareous soil during closed jar incubation // J. Arid Land. 2014. V. 6(1). P. 37−43 doi: 10.1007/s4033-013-0195-6
  37. Borken W., Davidson E., Savage K., Gaudinski J.B., Trumbore S.E. Drying and wetting effects on carbon dioxide release from organic horizons // Soil Sci. Сорг. Amer. J. 2003. V. 67(6). P. 1888−1896.
  38. Inglima I., Alberti G., Bertolini T., Vaccari F.P., Gioli B., Miglietta F., Cotrufo M.F., Peressotti A. Precipitation pulses enhance respiration of Mediterranean ecosystems: the balance between organic and inorganic components of increased soil CO2 efflux // Glob. Change Biol. 2009. V. 15(5). P. 1289−1301.
  39. Merbold L., Ardö J., Arneth A., Scholes R.J., Nouvellon Y., de Grandcourt A., Archibald S., Bonnefond J.M., Boulain N., Brueggemann N., Bruemmer C., Cappelaere B., Ceschia E., El-Khidir H.A.M., El-Tahir B.A., Falk U., Lloyd J., Kergoat L., Le Dantec V., Mougin E., Muchinda M., Mukelabai M.M., Ramier D., Roupsard O., Timouk F., Veenendaal E., Kutsch W.L. Precipitation as driver of carbon fluxes in 11 African ecosystems // Biogeosciences. 2009. V. 6. P. 1027−1041.
  40. Muhr J., Franke J., Borken W. Drying rewetting events reduce C and N losses from a Norway spruce forest floor // Soil Biol. Biochem. 2010. V. 42(8). P. 1303−1312.
  41. Kim D.G., Vargas R., Bond-Lamberty B., Turetsky M.R. Effects of soil rewetting and thawing on soil gas fluxes: a review of current literature and suggestions for future research // Biogeosciences. 2012. V. 9. P. 2459–2483. doi: 10.5194/bg-9-2459-2012
  42. Canarini A., Kiær L.P., Dijkstra F.A. Soil carbon loss regulated by drought intensity and available substrate: A meta analysis // Soil Biol. Biochem. 2017. V. 112. P. 90–99. doi: 10.1016/j.soilbio.2017.04.020
  43. Barnard R.L., Blazewicz S.J., Firestone M.K. Rewetting of soil: Revisiting the origin of soil CO2 emissions // Soil Biol. Biochem. 2020. V. 147. 107819. doi: 10.1016/j.soilbio.2020.107819
  44. Manzoni S., Chakrawal А., Fischer Т., Schimel J.P., Porporato А., Vico G. Rainfall intensification increases the contribution of rewetting pulses to soil heterotrophic respiration // Biogeosciences. 2020. V. 17. P. 4007–4023. doi: 10.5194/bg 17 4007 2020
  45. Yan L., Chen S., Xia J., Luo Y. Precipitation regime shift enhanced the rain pulse effect on soil respiration in a semi arid steppe // Plos One. 2014. e104217. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0104217
  46. Хохлова О.С., Мергель С.В., Ковалевская И.С. Оценка карбонатного профиля в связи с режимом СО2 в черноземных почвах // Почвоведение. 1997. № 4. С. 442–449.
  47. Барановская В.Л., Азовцев В.И. Влияние ороше­ния на миграцию карбонатов в почвах Поволжья // Почвоведение. 1981. № 10. С. 17–26.
  48. Кречетов П.П. Трансформация соединений каль­ция в черноземах в условиях интенсивного земле­делия: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 1991. 21 с.
  49. Позняк С.П., Турсина Т.Д. Эволюция морфологи­ческих и микроморфологических признаков орошаемых черноземов Юга Украины // Антропоген­ная и естественная эволюция почв и почвенного покрова. Пущино, 1989. С. 252–254.
  50. Зборищук Н.Г. Некоторые особенности динамики углекислого газа в орошаемых Предкавказских черноземах // Вест. МГУ. 1979. № 3. С. 40–44.
  51. Ларионова А.А., Иванникова Л.А., Демкина Т.С. Методы определения эмиссии СО2 из почвы // Дыхание почвы. Пущино: НЦБИ РАН, 1993. С. 11–26.
  52. Рыскова Е.А., Ковда И.В., Рысков Я.Г., Моргун Е.Г. Карбонатно-кальциевая система степных почв Центрального Предкавказья // Почвоведение. 2001. № 3. С. 295–308.
  53. Кыргыс Ч.С. Круговорот углерода в системе “растение почва” в степях Убсунурской котловины: Дис. ... канд. биол. наук. Кызыл, 2004. 180 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».