Влияние азота на минерализацию углерода в почвах под лиственницей сибирской и сосной обыкновенной
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………. 4
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР………………………………………………………………… 9
1.1. Роль азота в регуляции цикла углерода в лесных экосистемах………………. 9
1.1.1. Особенности азотного цикла в лесных почвах ……………………………….. 9
1.1.2. Антропогенное поступление азота. ………………………………………………. 13
1.1.3. Применение азотных удобрений в лесах ………………………………………. 17
1.1.4. Отрицательное воздействие азота на напочвенный покров и
микоризу ……………………………………………………………………………………………… 20
1.1.5. Подкисление почв азотом ……………………………………………………………. 21
1.1.6. Влияние азота на минерализацию почвенного углерода и эмиссию
СО2……………….. ……………………………………………………………………………….. 22
1.1.7. Механизмы ингибирования азотом гетеротрофной активности …….. 24
1.2. Биологические источники углекислого газа в лесных почвах и
методологические приемы изучения их активности ………………………………….. 25
1.2.1. Особенности функционирования биологических источников
углекислого газа в лесных почвах …………………………………………………………. 25
1.2.2. Методологические приемы изучения активности компонентов
дыхания почв ……………………………………………………………………………………….. 30
1.3. Влияние древесных пород на свойства почв и микробиологические
процессы………………………………………………………………………………………………….. 40
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ……………………………………. 51
2.1. Характеристика объектов и методов исследования в полевых
экспериментах …………………………………………………………………………………………. 51
2.2. Объекты и методы исследования в лабораторных инкубационных
экспериментах …………………………………………………………………………………………. 59
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ВНЕСЕНИЯ АЗОТА НА ПОЛЕВУЮ ЭМИССИЮ СО2
ПОД ДВУМЯ ДРЕВЕСНЫМИ ПОРОДАМИ …………………………………………………… 63
3.1. Межгодовая климатическая вариабельность……………………………………….. 63
3.2. Температура почвы ……………………………………………………………………………. 64
3.3. Влажность почвы ………………………………………………………………………………. 66
3.5. Влияние добавления азота на эмиссию СО2 под двумя древесными
породами …………………………………………………………………………………………………. 71
3.6. Влияние добавления азота на общее количество углерода, выделившееся
в течении вегетативных сезонов 2010–2012 гг. …………………………………………. 74
3.7. Роль азотных удобрений в изменениях общего экосистемного баланса
углерода …………………………………………………………………………………………………… 76
ГЛАВА 4. РОЛЬ БИОТИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ПОЧВЕ В
РЕГУЛЯЦИИ АЗОТНОГО ЭФФЕКТА ……………………………………………………………. 79
4.1. Биологические источники почвенного СО2 под лиственницей сибирской
и сосной обыкновенной ……………………………………………………………………………. 80
4.2. Влияние глубины колец на поток СО2 из почв ……………………………………. 82
ГЛАВА 5. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИНКУБАЦИОННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ………….. 88
5.1. Влияние добавления азота на минерализацию свежего и старого
органического вещества. Годовой инкубационный эксперимент ………………. 89
5.2. Изучение влияния добавления разных концентраций азота на
минерализацию углерода …………………………………………………………………………. 97
5.3. Совместное влияние азота и углерода на минерализацию органического
вещества ………………………………………………………………………………………………… 100
5.4. Динамика активности минерализации углерода при постепенном
добавлении азота ……………………………………………………………………………………. 104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………….. 110
ВЫВОДЫ ……………………………………………………………………………………………………… 113
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………………………. 115
Актуальность темы. Антропогенная деятельность (производство азотных
удобрений, сжигание ископаемого топлива), привела к нарушениям масс-баланса
глобального цикла азота (N) в большей степени, чем цикла углерода (C) (Fields,
2004; Vitousek et al., 1997). При этом, поступления соединений азота в
экосистемы, как в виде удобрений, так и с атмосферными осадками, и за счет
сухого осаждения приводят к существенным изменениям в процессах не только
азотного, но и углеродного цикла (Меняйло и др., 2012, Vitousek et al., 1997).
В Сибири, где азотные выпадения из атмосферы являются одними из самых
низких в мире (до 2 кг/га в год) (Dentener et al., 2006) и невысока доля
биологической фиксации азота в лесных почвах, минерализация органического
вещества почвы (пополняющегося древесным опадом и отпадом) является
главным источником азота для минерального азотного питания, покрывающим
потребности древостоев в азоте (Разгулин, 2012, 2014). В процессе лесозаготовок
происходит вынос большого количества органического вещества с древесной
биомассой и истощение лесных почв, в первую очередь, по азоту (Бузыкин, 1989;
Щавровский и др., 1995; LeBauer, Treseder, 2008). Поэтому, устойчивое
(неистощительное) лесопользование невозможно без внесения азотных
удобрений. Но если внесение азота в экосистему, как правило, приводит к росту
ее биологической продуктивности и накоплению углерода в растениях (Fleischer
et al., 2013), то судьба основного резервуара углерода в биосфере, почвенного
углерода, менее однозначна. Внесение азота может приводить, как к накоплению
(Sillen, Dieleman, 2012), так и к потере почвенного С (Mack et al., 2004). Анализ
литературы указывает на преобладающее накопление углерода в почве при
повышенном поступлении N, вследствие подавления активности гетеротрофных
микроорганизмов (Janssens et al., 2010). Однако большинство публикаций
основано на экспериментах, проведенных в странах с высоким уровнем
промышленных выбросов и азотсодержащих осадков (Reay et al., 2008; Liu et al.,
2013). Предполагается, что при низких или средних показателях поступления
азота в экосистемы отклик процессов трансформации углерода может быть
принципиально другим (Reay et al., 2008). Данные о влиянии поступлений азота
на минерализацию почвенного углерода (С-минерализацию) в Сибири
отсутствуют.
В работе использован многолетний эксперимент лесопосадок Н. В.
Орловского (опыт Орловского) с шестью основными лесообразующими породами
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (46 отзывов)
5 (8 отзывов)
4.9 (35 отзывов)
5 (21 отзыв)
4.8 (2878 отзывов)
4.5 (9 отзывов)
5 (18 отзывов)
5 (9 отзывов)
4.8 (17 отзывов)
