Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЫДЕЛЕНИЕ СО2 И ПОЧВ И ЕГО СВЯЗЬ С НЕКОТОРЫМИ КОМПОНЕНТАМИ ЛЕСНЫХ БИОГЕОЦЕНОЗОВ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЫДЕЛЕНИЕ СО2 И ПОЧВ И ЕГО СВЯЗЬ С НЕКОТОРЫМИ КОМПОНЕНТАМИ ЛЕСНЫХ БИОГЕОЦЕНОЗОВ"

Я-288УУ

МОСКОВСКИ ОРДИА шш, оШВА ОКТЯБРЬСКОМ РВШЩШ И ОРДША ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЭНА1КШ ГОСУДАРСТВШШ УНИВЕРСИТЕТ имен» М.В.ЛОШЮООВА

«АШЬТЕГ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На оравах рукописи КОМИССАРОВА Ирина Федоровна

УДК 631.416

ШШВШЕ оог ИЗ ПОЧВ И ЕГО свазь С НЕКОТОРЫМИ КОЮОНЫЯАЩ ДЕСШХ ЕИОГВС*®ЮЭОВ

Специальность 06.01.03 - Почвоведение

Автореферат

диссертация аа оакогошм учаво* степени кандидата Овояоппевкях вауж ,

Мэоква 1987

с Ра^гавшюанеяа ва кафедре физик» и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ.

Научный руководитель - доктор биологических наук, старший научный сотрудиак Л.О.КариачевсмЙ.

Офяцнальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук

В.И.Оавич, - кандидат биолога че скжх наук Е. Б. Осворцова.

Ведущее учреждение - Шститут леса н древесины АН СССР им. В.Н.Сукачева.

Защита состоятся * "_196_г. на заседании

специализированного Совета K.053.05.IS в МГУ ом. М.В.Ломоносова:— IL9699, Москва, Яенгоры, МГУ, ф-т почвоведения, в аудитора W-2, зона "Д" в 15 час. 30 маы.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан " ■_ 198 г.

Ученый секретарь

специализированного

Совета

Г.В.Иотузова

Дктуадьнс^сть темы. Проблема динамики 002 9 атмосфере привлекает внимание экологов. Оценка этой динамики и ее последствий противоречивы, как и роль отдельных компонентов биосферы в газовом режиме атмосферы. Требуется более.точная оценка вклада отдельных источников ОО^, в том числе почвы, в поступление этого газа в атмосферу. В свози с эти» особую остроту приобретает вопросы, связанные с изучением особенности выделения 00^ из почвы.

Известно, что почва является одним из основных регуляторов содержания С02 в атмосфере биогеоценозов. Установлено, что влияние на содержание 00^ в-почвенном воздухе оказывает множество элементарных почвенных процессов. Однако остаются неявными вопроси о связи их с выделением 00^ на поверхность почв« о характе-. ре их проявления в зависимости от конкретных почвенно-кдиыатнче-ских условий,

рель и задача работы заключались в изучении ряжа эакономер-ноете» в выделении со2 из почв лесных биогеоценозов различных потаенно-климатических областей., установлении характера а степени влияния разных факторов на интенсивность выделения С02 из почв, рассмотрении методических вопросов, связанных с определением интенсивности выделения СХ^ и его содержания в почве.

Научная новизна. Показано, что интенсивность выделения 00^ из лесных почв в течение вегетационного периода колебалась в пределах 2-14 кг/га час. При"этом из бурозеыных почв и подбуров Си-хотэ-Адиня она составила: в кедрово-оироколиственных лесах 3-7 кг/га час, дубо-ксеромеэофальных лесах 4-8 кг/га чао, пихто-во-еловых - 10-14 кг/га час. Сод растительностью Ошого берега Крыма из красно-коричневой и коричнево-карбонатной почвы выделение 002 было в пределах 3-9 кг/га час; из дерново-подзолистой почвы (иосковской области в хвойно-широколиственвых лесах кг/га час. - . ■■ а

слд-гтй {

- г-

При оценке влияния экологических факторов установлено, что выделение 00% из почвы в течение суток в пределах парцеллы прямо коррелирует с температурой поверхности почвы. В пределах ЕПХ эта . связь затушевывается.^

Еолее высокие запасы подстилки приводят к сильному пространственному варьирование выделения СО2 из почвы. От 40 до 90$ выделения ОО2 из почвы прямо связано с деятельностью биоты и интенсивностью биохимическихпроцессов(в частности, с уреазной активность!) и катрифицарушей. способностью почвы). . .

Практическая ценность работы. Разработана методика применения потекцаоыетриче ских (»¿-Датчиков для исследования газового режима почв в полевых условиях. Данные-датчики могут быть рекомендованы .для более детального исследования газового режима как почвенного. так и атмосферного воздуха лесных биогеоценозов. '

Дана оценка оторфованности подстилок подбуров и бурозеикых почв Оохотэ-Алшш. Для'подстилок плотностью < 2:Ю-2 т/мэ характерна сильная степень оторфованности. Доя слабсн- и неоторфован-ных-подстилок соответствовала плотность > 4*10~2 т/и3,

, Апробадия работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на конференции молодых ученых, МГУ 1987, на Всесоюзном совещании :"Воль подстилки в лесных биогеоценозах", Красноярск, 1983; на II Всесоюзной ; совещании "Обиде проблемы биогеоцаао-логии"; Москва. 1986. Работа рассматривалась на заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ. 1386. "'.

Публикации, Do теме диссертации опубликовано 3 печатных работы.

Объем и структур^ работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и выводов. Содержит страниц машинописного текста, рисунков, таблиц. Сйисск литературы включает -работ. - -

----•*?

- з-

ГЛАВА I. Выделение COg из почвы и особенности его исследования

Исследования интенсивности выделения С02 давно используются -при изучении почв (А.Г.Дояренко, 1926; Дюнгегорд, 1927; Ф.Ю.Гель-дер, 1930; Макаров Б.Н., 1952-1953; В.Н.Шна, 1954, 1957, I960). " Отмечается определенная разрозненность и несогласованность данных по интенсивности выделения С02 из почв у ряда исследователей, что, возможно, связано ш с большой вариабельностью данной величины, или с методическими трудностями ее определения.

Б работах многих исследователей отмечается роль а значение отдельных факторов, шпотптих на процессы продуцирования COg почвой и выделения его в приземнне слои воздуха, раскрыта сущность ' данных процессов и показано, что углекислый газ,^поступашшй из почвы, можно рассматривать как индикатор, отражаший. многочисленные изменения, происходящие в почве. Но до сих пор не установлено проявление влияния данных факторов в зависимости от конкретных почвенно-кламатическах условий, и характера растительности, а также ве выявлен рад закономерностей, относящихся к различным ти- ' паи почв.

. ГЛАВА 2. Объекты и методу и^г-п^гговяндя

Исследования проводили в трех растительных поясах йкотэ-Алин> ского заповедника на комплексе буроэемных почв я подбуров, в ду-бо-можжевеловон лесу в под искусственными насаждениями парковой части Никитского государственного ботанического сада на коричневой и красно-коричневой почве, а также в сложной ельнике и сосняке на дерново-подзолистой почве Малинского биогеоценологического стационара, Московская область. В каждой регионе выбирали наиболее распространенные биогеоценозы (ЕЩ), внутри которых исследо-

ванне интенсивности ввделениЖХ^ из почв проводили по парцелла«. ' В пределах парцеллы изучали следуадве варианты: площадка A J -удаляли травяной покров и определяли интенсивность выделения 002 . из почвы с подстилкой, на площадке Ü 2 снимали дополнительно подстилку, на Л 3 оставляли все в нетронутом состоянии. После определения интенсивности выделения С02 из почвы в точках измерения проводили учет запасов подстилки шаблоном и отбор образцов для определения содержания углерода (методой Тюрина) и ферментативной активности (Гадстян, 1977).

Интенсивность выделения COg из почвы измеряли методом адсорбции в модификация Л.О*Карпачевского и Н.К. Киселёвой <1969) * Проверка данного метода подтвердила) что изменения, введенные авторами: сокращение времени экспозиции, снижение объема жидкости поглотителя, оправдывают ceda.

Все измерения проводили в 5-2&-кратной повторности, о последующей. статистической обработкой {Дмитриев, 1969).

ГЛАВА 3. Использование потенциометрической С02-датчиков для асслгдд^йдИ|Я содержания углекислого газа в почвенном воздухе БШ ■ -

Исследования проводили с потеншгсшетрнческимп OOg-датчиками, изготовленными .на кафедре физиологии и биохимии растений. Ленинградского государственного университета. Датчики выполнены в виде элемента без переноса, где в качестве индикаторного электрода использовали стеклянный рВ-чувствительный. электрод торцевого типа, а алектродом сравнения являлся хлор-серебряный, электрод (Разумо-ва H.A., Максимов Г.Б., Лепнев Г.П., 1982). - '

Цра использовании дяррцт электродов'непосредственно в почве на них надевали стальной чехол с отверстиями для доступа воздуха. Замер изменения Э.Д.С. производили переносным рН-мвгроы.

COg,кг/га час

COg»кг/га час

г. = -+ 1.0

М» ¿et aw j£ta?/C

С0g,кг/га чао '

COg,кг/га чао

III

17

+ 0.33

; л= + 0.30

,д.см2/с

г»

Д</

Д.сь^/о

Рис.1. Интенсивность выделения С02 (кг/га час ) и коэффициент диффузия 1 (си^/с) в слоях I -О cu, Ц-Ю см, III - Э0<си, 17 - 150 си приземного воздуха атмосферы ельника волосисто-осокового

Вша исследована связь между поглощенней углекислого газа щелочью (Цетод адсорбции) н кодецентрадаей С02 в воздухе данного измеряемого сдоя.

ОщювреыеяныА замер концентрации 00^ потенфометряческнш ОО^-датчиками в интенсивности выделения ОО2 адсорбцаонным методой показал, что в области концентрация 002 от О.ОЗС-до 0,09$ от объема воздуха отмечается четкая взаимосвязь между увеличением концентрации OOjj я показателем интенсивности выделения COg из почвы. Полученное уравнение регрессия: 7 - 4,04 +- 46,85 X, где У - выделение 0С>2 из печвы (кг/га час), X — концентрация OQg в приземном (0-10 см ) слое воздуха (% от объема воздуха), позволяет по содер-

' жаяяи 00^ в приземном слое атмосферы производить расчет интенсивности выделения ОО^ аз' почвы в области концентрации от 0,03-0,09^ . от объема. . ■

. Ш концентрации СО^, получаемой с помошыэ СХ^-датчиков для слоев почвенного и атмосферного воздуха, был рассчитан коэффициент диффузии Д для каждого слоя (Надшила, Корчагина, 1986) а сопоставлен 1 с интенсивностью выделения СС^, получаемой адсорбционным способом.

Наиболее тесная взаимосвязь данных двух характеристик отмечается при низких коэффициентах диффузии Д <10,1 см2/сек, которые характерны'для первых 10 см надпочвенного слоя воздуха. В более высоких слоях 30-150 см приземного воздуха биогеоценоза коэффициент диффузии возрастает в десятки раз и методом адсорбции изменения в потоке (Х>2 из почвы не улавливаются ( С = +• 0,30^).

Таким образом, методой адсорбции определяется концентрация СС*2 в цраземном слое атмосферы, она в свою очередь представляет " собой результат притока СО^ из почвы и его оттока в Оолее высокие', слои атмэсферы, В итоге этого взаимодействия устанавливается подвижное равновесие между поглощением СО^' Сила его диффузией)из данного слоя.атмосферного воздуха (аервые 10 см) и постоянным

эквивалентным подтоком 00^ иэ почвы. Поэтому с некоторой сте-. пены» приближения по поглощению СОг из"этого слоя можно оценить и восстановление запаса ОС^ в нем.

ГЛАВА 4. Особенность продуцирования СО^ из почв в лесных биогеоценозах

4*1. Интенсивность выделения С02 из почв а характер растительного покрова.

В пределах одного ЕГЦ при однородном почвенном покрове интенсивность наделения (Х>2 пз почвы, изменяется в зависимоста от

- ' ' гу

состава растительности. Чем разнообразнее представлен спектр рас-

тигельного покрова ЕЩ, тем диапазон интенсивности выделения СО^' йольше. ГЬзлячия в ивтенсивности ввделеЕзя. С02 кедду пателлаья- ~ прослемвартся в течение ряда дет, В ельнике слохно»< ЦэсКовсаая -область) наиболее высокая интенсивность выделения С02 из почв на-блвдается в елово-волосистоосоковых парцеллах, в той числе и в сосняке. В дубо^можжевеловом лесу НГЕС наиболее высокая внтенсдв-ность выделения присуща кедру гималайскоцу и можжевельнику высокому'. Под сосной крымской низкие значения сохранялись как в парковой части .так ивдубо-можжевеловом лесу.

дри смене почвенного покрова интенсивность ввделения ССЬ» » ' однотипных по'вджфикаторупарцеллах изменялась. Дна парцелл кедра, корейского и пихты белокорой выделение СС^ из почв увеличивалось в следушем раду почв: малогуцусарованный иллгвиально-гумусннй бурозем, бурозем грубогуиусный* А^-Ге-гумусная почва, сильногумуси-рованный грубогуыусный бурозем. Дня парцелл дуба монгольского этот ряд имеем обратный- порядок. Причем, интенсивность выделения СС£ в парцеллах кейфа и пихты возрастает на фоне увеличения, доли бореальноК растительности,' а парцелл дуба г неморальной.

, . Подученные данные свидетельствует о тем, что состав растительности и условия ее произрастания имеют связь с выделением С02 " почвы. . 4

Потенциометрическое определение С02 в почвенном воздухе верхних горизонтов дерново-подзолистой почвы и в приземном слое атмэ- . сферы показало, что заметную роль в динамике 00^ играет наземная растительность. *

Косвенное ее влияние на скорость выделения из почвы проявляется в том, что количество поступившей углекислоты за сутки . было выше на площадках без травяного покрова., Разницу между интенсивностью выделения С0*> на площадках без растительности и шго-щацкагс травяным покровом можно принять за углекислый газ, пошед-

Таблица I. Характеристика объектов исследования

Пояс ЕГО Почва . Пащеляа ' эдификатор ИктенбШость выделения. 002, кг/га час 11

Восточный Сахото-Алинь . дубово- дубняк ос- собственно дуб монгольский, ксерою- муидовьй . буроэемная мезофиль-. почва ные леса 8.1

кедрово- кедровник широко- разнотрав-листвен— ный вые леса ыалогумуси- кедр кореаскии рованный бархат амурский -Оурозем- - клен зеленоко^*^ тополь Максимовича тахта Селокомя 4.Ь . 8.6 !:? -Б.4

кедровник с дубом бурозем кедр корейский гртбогумуо- дуб МОНГОЛЬСКИЙ ный клен зеленокорый лешина 5.2 4.7 4.2 4.7

кедровник рододендр. Л 1ШМОЙ Аг-Ге-гу- кеда корейский мусная поч- дуо монгольский ва тмм>а белокоиая 5.2. 3.8 7.3

Шхтово- ШХТОВО- •> еловые еловый лес леса с кедром сильногуму- кедр корейский сированныа.. пихта белокорая бурозем ель аянская полопенпрон Фош 14.8 . 12.9 , 6.8 12.4

пихтово-елог подбур пихта белокорая вый лес о рододендрон фора тододеадш. 10.1 12,4

ПИХТОВО— еловый лес с беоеэой подбур опо- пихта белокорая— дзоденный рододендрон фора 13.5 14.4

Пкный берег Зрима дубо-мок-дубо-можхе- красновато- можжевельник »евеловые веловый коричневая дуб пушистый всеро- лее почва сосна крымская Зальные леса 6.2 . 5.9 4.1

парковая зона коричнево- дуб пробковый, карбонат- дуб каменный аая почва кедр гималайский сосна крымская платан клннолистн. 5.3 6.5 Ъ1 3.7 _____5.9 _

хвойно-шн— ельник роколист- леииново-венные лютиков. Шсковская область дерново- елово-волосистоосоксивя 6,3 подзолист, елово-кисяичная

леса ' .сосаяк СЛОЖНЫЙ дерново- сосново-кислячная ' 4.8 подзолист, сосяово-папоротник. 4.9 елово-юлосистоосокшЕл 6.4

ший на фотосинтез растений. От 9 до 30? постулашего из почвы С0/> перехватывается, травяным ярусом. Отмечено, что чек выше скорость продуцирования С02 на площадке, тем больше углекислого газа идет на фотосинтез травяного покрова,

4,2. Интенсивность выделения 00g из почв и ,

температура верхних горизонтов.

Выделение СО^ из почв во всех изучаемых парцеллах биогеоценозов изменялось в течение суток. Максимальное значение отмечалось в 14-16 час., минимальное-в утренние а вечерние часы. Ход суточного изменения интенсивности выделений С02 из почвы в парцеллах совпадает с ходом суточного колебания температуры поверхности почвы( 5-10 сы1 Внутри парцелл отмечалась высокая взаяюсв&зь между выделением <Х>2 из почвы и температурой, коэффициенты корреляции измерялись величинами: /"= -tO.ô-^ + 0.9**«

Цра оценке температурной зависимости; выделения СС^ для БГЦ в целом, она затушевывается влиянием парцеллярных различий в выделении COj,и недостоверна.

4.3* Связь интенсивности выделения С02 из. почвы, а распределения запаса подстилки;

Лесная подстилка представляет собой наиболее благоприятную среду для развития фауны и микроорганизмов и является основным энергетическим материалом для обогащения приземного слоя воздуха . углекислым газом (Игнатьев И.Н., 1974; Зоны C.B., Алешина А.К., 1 1953), - •

Исследование показало, что интенсивность выделения COg из почвы на площадках-с удаленной подстилкой была в I» 2 - 1,5 раза ниже, чем на площадках с подстилкой. Расчет показал, что обшее количество постуиашего углекислого газа за счет подстилки составило от 20 до 50$ от всего продуцируемого 00^ из почвы в течение суток.

-iü-

10 i

■ s

, T «

COg.sr/ra -чае ,

~t « 7s 56 ^

C02,кг/га чао

. го

т/га

а ел г%

СOg,кг/га чао

т/га

COg,кг/га чао

S ' i* ' »г 4 "т/га ** - ^ _ т/га

Рве. 2' Интенсивность наделения СОо из почв а запасы подстилок в парцеллах: I- дубо-ноз^евелового леса ИБС • -дуб душистый, * -*южкев^кьшис высокий, « -сосна крымская^

i -кедр гшалаЙсвоШ; II - дубово-ксероыезофвлыюго леса, III- кедрово-Евроколиственных лесов, ГУ- пвхто-во—еловых лесов Спхотэ-Алиля' * -кедр корейский, • — дуб монгольскиЗ, -пихта беяокорая, Д - <$ар;гат амурский, о -ель аянская, * -рододендрон Сори; У - хвоЗ-но-шрокштстБенных лесов Московской" области * —сосняк, х -ельник. ;

Удаление подстилки не меняло общего хода суточной динамики выделения 00^ из почвы на площадке, но снижало варьирование интенсивности выделения- С02 из почвы внутри парцелл почти в 2 раза. Поэтому бола рассмотрена взаимосвязь между распределением запаса -подстилки внутри парцеллы и колебанием интенсивности тдалвния СО^ из почвы в ней. Для парцелл лесных биогеоценозов Сихогэ-Аливя н Шного берега Крыма* отмечается взаимосвязь данных двух явлений (/-"= +0.59++ - С*75*ч>, Для .парцелл хвойно-широколиственных лесов Шсковской области такой взаимосвязи не наблюдалось ( г'« +0.03*) (рис.2). В горнах экосистемах специфика макрорельефа создает более контрастное распределение подстилки внутри парцеллы: у ствола дерева к периферии кроны запас подстилки уменьшается в 2-3 раза, причем в зоне, обращенной к*подошве склона, запас был в 2-2,5 раза меньше, чей в зоне, обращенной к верхней части. Поэтому здесь влияние запаса подстилки проявляется на "внутрипарцеллярном уровне.

' Проявление влияния запаса подстилки на интенсивность выделения СО2 на мехпарцеллярном уровне отмечалось в том случае, когда-исследуемые парцеллы наиболее сильно отличались в распределения запаса подстилок; Так, в пихтово-еловых лесах Сихотэ-Адина между парцеллами кедра, ели й пихты наблюдалось существенное различие в запасах подстилки. Интенсивность выделения 002 в данных парцеллах такхе^резко различалась (различия достоверны / о£ = 0,0^)* . Высокий запас подстилки характерен для куртин кедра гималайского (парковая часть) и можжевельника высокого (заповедная часть Н1БС). Дня данных парцелл отмечается наибольшая скорость выделения 002 из почв относительно других парцелл. В остальных биогеоценозах варьирование подстилки было очень близким. Показания.в интенсивно-, сти выделения С02 в этих парцеллах слабо различались (рис.2). Таким образом, распределение запаса подстилки оказывает существенное влияние на варьирование интенсивности выделения С09.

— /г-

4.4. Интенсивность выделения С02 из почв и степень огорфэванности подстилок.

Выделение С02 из почв для определенного запаса подстилки неоднозначно не только внутри парцелл ЕЩ (рис.2), но и между самих БЩ (рис.2). Для кедрово-широколиственнах лесов Сихотэ-Аланя при запасах подстилки 30-38 т/га интенсивность выделения 002 составляла примерно 7-8 кг/га час! в то же время для пихтово-елового пояса при таких же запасах подстилки интенсивность выделения была 9-18 кг/га час.

Поэтому интенсивность выделения СО^ из почвы зависит не только от количества накопленного.органического материала — подстилки, но.и от ее .характера; степени переработанности и разлаженности* содержания в ней углерода а ее биохимических свойств.

Наибольшая интенсивность выделения 00^ аз почвы отмечалась для лесов пахтово-елового пояса Сахотэ-Аяиня, Для данного, района характерно формирование сильно■оторфованннх подстилок (Утенкова А.П., 1980; Таргульян В.О.. 1977) вследствие замедленного вовлечения, веществ в биологический круговорот на фоне большого поступления опала,' высокой влажности и низких температур (Колесников, ■ '1962). Хопен, Райе (1962), Курлакова (1963) отмечают, что в торфянистых горизонтах накопление и выделение углекислого газа идет-намного быстрее, чем в остальных горизонтах.

Била сделана попытка оцёнить степень' оторфованности подстилок и интенсивность выделения 002 из почв. Степень оторфованности определяли по показателю плотности подстилок: запас подстилки (т/га), деленный на мощность подстилки (м). Для сильвооторфованных подстилок показатель плотности был <2*10""2. т/м2,, дня сред-неоторфованных - 3-4•10г2 т/м2, для слабо-и неоторфованных подстилок > 4*10~2 т/м2. ; ' ,

. Одновременное снижение степени оторфованности и интенсивно-

сти выделения СО2 найлвдалось для следующего ряда почв: подбур оподзолекный, сильногумусировандай иллювиально-гуиусный бурозем, подбур, слабогумусированный. идлювиально-гумусный бурозем, А£-Ге-гумусная почва. Для остальных почв изучаемых районов такая, закономерность не наблвдается.-

4.5. Интенсивность выделения 00% и содержание, углерода в подстилках, • .

Углерод подстилок является одним из источников углекислого газа, поступающего из почвы. Содержание углерода подстилок исследуемых почв имеет широкий диапазон варьирования.

Связь содержания углерода в подстилках с интенсивностью выделения СС>2 на парцеллярном уровне имеет различный, характер в разных биогеоценозах. Дня парцелл кедрово-широколиственных лесов и нихтово-еловых характерна высокая степень взаимосвязи мехду выделением 0С>2 и содержанием углерода в подстилках. Для парцелл дубо-ксеромезофильных лесов Сихотэ-Алиня и растительности НГБС отмечается лишь тенденция к прямолинейной связи на межпарцеллярном уровне. В хвойно-шрокоЛиственных лесах Московской'области для парцелл елово-волосистоосоковых наблвдается взаимосвязь между интенсивностью выделения и содержанием углерода в подстилках, в остальных парцеллах такая связь отсутствует.

Там, где более четко выражено различие в содержании углерода в подстилках парцелл, проявляется разница в интенсивности

выделения С02 из почв между данными парцеллами. Так. одной из причин различий между интенсивностью ввделения С02 из почв в пар-'целлах кедра корейского а пахта белокорой ~ является разница в содержании углерода в подстилках данных парцелл (пихто-во-еловые леса, Сихотз-Алинь). '

Отмечено, что при сопоставлении имеющихся данных по всем районам исследования интенсивность выделения СО^ из почв при со-

** 1Ы~

РисГЗ интенсивность.выделения СО^ из почв в содержание углерода в подстилках парцелл: 1-дубо-ыоажевелового леса ШЬС • -дуд пушистый, • —сосна крымская, * -можжевельник высокий, л -кедр гималайский; II -дубово-ксе-рсмезофильн «ого леса, III -шптово-елового леса, 17-кедрово-широколвственных лесов Сшсотэ-Алиня 1 -кедр корейский, » -дуб монгольский, о — пихта белокорая, р — бархат амурский, — ель еянокая, х -рододендрон Фори; 7- хвойно-широкслиственных лесов Московской области * -соскнк, . х -ельник.

держании углерода более 44£ бива в пределах 7-19 кг/га час, ниже 44? С - 0,5 - 12 кг/га чае.

4.6. Интенсивность выделения 00^ из почв и уреазная активность подстилок.

Интенсивность выделения 00^ из почв используют для характеристики биологической, активности почв, поскольку 002 является результатом жизнедеятельности почвенной, биоты. Активность почвенных ферментов также является показателем биологической активности и плодородия почв ( Алиев С.А., Гусейнов Л.И., 1981).

Аля всех исследуемых ЕГЦ отмечалась высокая взаимосвязь между уреазной активностью подстилок и интенсивностью выделения ГО2 из почв. Данная связь проявлялась как на парцеллярном, так в на межпарцеллярном уровне.

Для подстилок парцелл кедра,, пихты,, ели и рододендрона Фора характерно четкое различие в уреазной активности, что, по-видимому, отражается на 'интенсивности выделения С02 между ними. Более высокая уреазная активность подстилки в парцелле бархата амурского ' способствовала повышенному выделению здесь углекислого газа относительно других парцелл кедрово-широколисгвенных лесов Сахотэ-Ала-ня.

Для подстилок сосняка в ельника Ыосковскай области характерен не тахоЗ высокий диапазон колебаний уреазной активности внутри ЕГЦ, но в то же время отмечается четкое разграничение между активностью уреазы подстилки сосняка и ельника, 0,5 - 1,2 мгУн^ Юг почвы за 24 часа а 0,75 - 2,5 мг/Н4 Шг почвы за 24 часа, соответственно. Коэффициент корреляции двух характеристик для данных ЕЩ высок- Гж +0,75 — +0,80++ .

tä ' ts ' ""кг /Vh4 № г почвы

24 часа

Ряс. 4 Интенсивность выделения COg из почвн а уреазная активность подстилок в парцеллах: 1-дихтово-еяо-вого леса Сихотэ-Аликя * — ель аянская, * — кедр корейский, » -пихта бедокорая, * -рододнндрон Зори; II - дубо-можкевелового леса НЕБС • - дуб пушистый,.« —сосла крымская, *можжевельник высокий, А ■ -кедр гималайский; III - хвойно-ширсколвственяве леса Московской области * —сос-.няк, х -ельппк.'

ШВ1 6. Интенсивность выделедя ОО^м почв я вятпиДвцуруи'р« у^оообность дсрд

Доя оценка связи накопления я выделения 00^ яз почв с иикро-^ биологической деятельностью бьиа определена нитри^иддрушая спо— ^ собность почв с различными добавками солей, О,ОЙ от веса почвы. Опыт ставили с красно-коричневой карбонатной почвой НГБС и дерново-подзолистой (псковская обдаст^, -

После процесса инкубация (20 длеЭ} ори влажности почвы 50-60^ от ПВ и температуре 25°С, измеряли с помощью СС^ датчиков содержание углекислого газа в почвенном ж надпочвенном воздухе, а также содержание нитратной а аммонийной формы азота в почвенных образцах.

После процесса инкубации во всех образцах почв отмечала накопление нитратной форш азота относительно его первоначального содержания в данном образце. Цри добавлении субстрата для нитрификации (^нДз 04 содержание нитратов для горизонта АХ краено-ко-ричневой почвы - увеличивалось почта в 3 раза, дня дерново-шдзолистой-в 1,5 раза. Для всех других образцов, содероааа» нитратов после инкубация возрастало незначительно относительно вариантов без добавок соли

В образцах со стерилизованной сухим жаром почвой я вариантах с добавлением тяжелых металлов накопления нитратной форш

азота не отмечали.

Процесс накопления нитратной форш азота в образцах почвы сопровождался возрастанием содержания 00^ как в почвенной, так я ' надпочвенном воздухе. Поскольку процесс нитрификация, требует большого количества кислорода, то, по-видимому,.увеличение содержания' С&2 в почвенном воздухе-реэультат использования, кислорода макро- ' организмами.

Поскольку динамика содержания 00^ в карбонатных почвах эавл—

сит от установления карбоватво-калыщевого равновесна (Я^А***., ЛьДЦХЭЕЙЭ), то по имепцимся данным о содержании С02*в почвенном растворе была рассчитана концентрация углекислого газа V в почвенном воздухе» образованного только за счет растворения карбонатов. Разницу между расчетной концентрацией 002 и подученной во время опыта отнесли на долю биологических факторов. Таким ~ образом, примененный метод оценки показал, что от 40 до 90? поступавшего С02 в почвенный профиль приходится на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов.. Использованный, метод оценки демонстрирует высокий вклад биологических процессов в динамику СС^ в приземном слое атмосферы. -

ГЛАВА 6. Связь интенсивности выделения. 002 из почв с

изменениями некоторых химических свойств органо-■ генных горизонтов "ведьминых колец" плаунрв

Примером реагирования на процессы, идущие в почве, пожег служить исследование пространственного варьирования интенсивности выделения С02 из почв "ведьминых колец", образованных плаунами вида. ЛХрЛмшт «¿. в сосняке вересковом на бедной дер-

ново-подзолистой почве Литовской ССР. Здесь на небольшом участке (20-Ю происходит довольно значительное изменение химических показателей почвы: увеличивается подвижность У, Р, К, Ыл.и Ге, а также биологической активности почв ( 1980). На

основании полученных- данных Спеллингом была выдвинута гипотеза об усилении минерализации органического вещества в процессе роста побегов плаунов. В работе' Т.А.Райотнова ( 1937) отмечается, усиление процессов нитрификации в зонах активного роста грибов, образушшх . "ведьминые кольца", что, возможно, имеет место и под кольцами плаунов, которые также' находятся в симбиотической связано грибами, расположенными на корневых волосках плаунов. Все отмеченные изме-венпя могут влиять на характер изменения шими» СО^Из почв»

Табл.2 Изменение интенсивности выделения 002 аз йочвыя некоторых химических свойств верхних горизонтов почвы в зонах кольца плаура ЩЖльСию

анализ.

зова

зоны детятгйгтаи

полная заметная. частичнэд_

зона зре-зона ос- конт-лости воения роль

002, кг/га час 1,1.

рН -4,65

С. % ' 28,50

% : 0,41

//Н4, мг/100 г. 0,53

У/03, мг/100 г. 0,65

уреаза, .мгЛ^ 0,15

10 г почвы за 24 часа ■пероксадаза, мг пурпурголина 100г0,20 почвы

3,9 4,0 горизонт АО

4,60

38,00 0,34 0,53 0,Ю 0,24

0,60

4,54 47,50 0,34 0,23 0,90 0,29

1,80

4,2

4,47 51,0 0,86 0,33 1,00 0,52

2,60

. 4,1 "

4,55, 55,10 0,93 «0,24 0,80. 0,31

3,0

5,0

4,60 74,50 1,20 0,35 0,80 0,08

3,30

горизонт А1

РН 4,50 4,39 4,26 4,40 4,70 4,74

с, % '4,80 4,80 4,80 7,90 3,80 4,10.

ы, % - 0,14 , 0.14 0,25 0,25 0,13 '0,13

мг/100 г 0,14 0,12 0,01 0,02 0,14 0,29

А^03, иг/100 г 0 0 0,50 0,50 0,30 0,30

Р, мг/100 г 1,70 6,50 . 5,00 И, 50 ■ 6,20 7,10

К, мг/100 г 0,13 0,06 0,32 0,50 0,13 0,14

Ре, мг/100 г 1,58 0,82 1,38 1,38 1,94 . 2,50

Мл, мг/100 г ■ 7.00 7,00 5,0 3,60 3,70 3,60

Дга исследования йшш выбраны два разновозрастных кольца плауна вида и ДС5 -50-60 дет и около 100 лет) .Измерение интенсивности выделения С0г> проводили по выделенным зонам колец, также отбирали образцы для химического и ферментативного анализа верхних органогенных горизонтов.

Полученные результаты позволяют сказать, что в зонах активного роста побегов плаунов, по-видимому, идут процессы окислительного характера. Подтверждением эгог» является повышение активно-

~ го-

стя фермента пероксидазн, воыпцего на ускорение процессов минерализации органического вещества. Во-вторых, снижение ттпдвитпого железа.н марганца, относительно зов деградации побегов плауна. В-третьих, повшенное содержание нитратной. формы азота, на фоне снижения «задержания аммиачной, что дает возыажвость сказать об усилении, в зонах активного роста побегов плаунов, процесса нитрификации.

Хотя колебания интенсивности наделения 002 из почв колец били незначительными, тем не менее можно отметить, что в зонах усилены процессов охи слит ельного характера -.зон активного роста по- ' бегов плауна,^возрастает интенсивность выделения 00^ из почвы.

Корреляционный анализ показал взаимосвязь выделения С02 из почвы колец с содержанием углерода подстилок, пероксидазной и уре-азаой активности) почвы в подстилки, о распределением' нитратной формы азота.

Следовательно, можно отметить, что интенсивность выделения 002 яз почв-информативная величина в знание ее взаимосвязи с процессами, идущими в почве, позволяет иметь представление о характере протекашах изменений в почве.

. . 1 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование показало, что в лесной, зове из почв выделяется от 2 до 15 кг/га час. Цри этом максимальное выделение 00^ 10-14 кг/га час отмечается в пихтово-еловых лесах Оисот&-Алияя из буро-земных почв и подбуров. В кедрово-широколиственных и дубо-ксероыезо-.. фильных лесах в этом же регионе -исследования выделение 002 составило 2-8 кг/га час. Под растительностью Юкного берега Крыма из коричнево! а красно-коричневой почвы интенсивность выделение ОО^ колебалась в.пределах 3-9 кг/га час. В хвойно-широколнственинх лесах Московской области выделение 002 из дерново-подзолистой почвы варьировало в тех же пределах, что и в кедрово-широколиственных л е-

-zt-

cai Оисотэ-Алиня - 2-8 кг/га час.

Углекислый, газ поступает из почвы в атмосферу вследствие caían разных процессов* происходящих а почве. Основными источниками накопления 002 в. почве являются биологические процессы, на их долю приходится до 90Í образупдегося 002 в почве.- Стимулирование • активности биологических процессов зависит от. количества и качества органического вещества, питательных веществ, физических параметров почвы.

Влияние данных факторов на выделение 002 из почвы неоднозначно в различных структурах ЕЩ.

Температура'оказывает существенное влияние на суточную динамику выделения COg из почвы, которое прослеживается на внутрипар-целлярном уровне. При сравнении различных объектов измерение интенсивности выделения 002 из почвы необходимо проводить одновременно« а выделение COg из почвы необходимо оценивать по среднему. показателю интенсивности в.течение суток.'

Растительность влияет на интенсивность выделения ОЭ2 как непосредственно, так и косвенно. Непосредственное влияние проявляется через дыхание корневой системы и фотосинтез. Различные биологические особенности разных видав растений отражаются в изменении.интенсивности выделения 002 по парцеллам ЕЩ. фотосинтез является одним из регуляторов потока 002 из почвы в атмосферу ЕЩ. Отмеченное днёвяое уменьшение и вечернее увеличение концентрации COj> в атмосфере ЕЩ ведет к колебанию градиента концентраций между почвенным и атмосферным воздухом и тем самым увеличивает или Уменьшает поток 0С>2 из почвы.

Проявление косвенного влияния растительного покрова происхо-' дит в результате поступления и накопления органического материала в почве. Так, интенсивность 'выделения 002 из почвы имеет прямую связь с характерам распределения запасов лесной подстилки. Причем,

чей сильнее выражена неоднородность ее распределения, тем проявление данной связи усиливается. Так, в горних экосистемах она ухе отмечается на внутрипа^целдярном уровне.

.Распределение подстилка влияет на вариабельность интенсивности выделения 002из почвы в ЕЩ, а характер самой подстилки (содержание в ней органического углерода, ее биохимические свойства) определяют количество поступаюгого 002 из почвы.'Чем выше содержание углерода в подстилке, тем интенсивность выделения СО^ выше. Повышенная ахтивяость фермента уреазы в подстилках пахтово-елового пояса била одной из причин высокого уровня'продуцирования 002 в данном районе.

Таким образом, чем ярче выражены различия в. составе растительности покрову ЕГЦ, тем, сильнее выступа»! различия, сопряжен. ные с ним: запасы органического вещества, почвенная биота, характер биологических процессов, что проявляется в изменении интенсивности выделения ОО^ из почвы.. Если данные различия возникают на небольшом пространстве, например, в свози с ростом побегов плаунов, -то влияние их проявляется уже па внутрипадоеллярном уровне. Бели характер их изменений сглажен, как, например, в хвобно-широ-колиственных лесах Московской области, то интенсивности выделения СС>2 ЕЭ почвы не столь вариабельная величина, как в других исследуемых ЕГЦ. . \

Т^гагигм

I. Выделение С02 из лесных почв составило 2-14 кг/га чао. При этом из буро земных почв и подбуров СШотэ-Алинского заповедника в пихтово-еловах лесах интенсивность выделения СО^ составила 10-14 кг/га час, в кедрово-широколиственннх лесах - 3-7 кг/га чао, в дубо-ксеромезофильнвх - 4-6 кг/га час, йиаяение- С02 яз коричневой и красно-коричневой почвы под растительностью ЕЖного берега Крыма колебалось в пределах Э-9 кг/га час. В хвойно-пщроколиствен- "

шх лесах Московской области. - 2-8 кг/га час.'

2. Вщеление углекислого газа в первую очередь определяется

■ типом биогеоценоза и сопряженной с ним биотой.. На ее доли приходится до 90£ выделяпцегося углекислого газа из почвы. Косвенно ' связь выделения 002 из почвы и почвенной биоты доказывается степень» корреляции с уреазной активность» подстилок и нитрифидирую-щей способность» почвы.

3. Подстилка и опад являются одним из основных'источников продуцированной (Х>2 из почв. С подстилкой связано от 12 до 502 выделяющегося углекислого газа за суЪси из почвы. Высокая вариабельность интенсивности выделения С02 внутри парцелл^наряду,с биотой, определяется неоднородным распределением запасов подстилки.

4. Температура верхних горизонтов почвы оказывает прямое влияние на выделение 002 из почвы в течение суток внутри парцелл данного Ни» во ее влияние менее заметно в биогеоценозе в целом.

5.' Растения уменьшает содержание углекислого газа в приземном слое атмосферы в течение суток, расходуя от 14 до 30? ГО^вы-деляпдегося из почвы.на фотосинтез, тем самым регулируя поток 002

ИЗ ПОЧВЫ. 1

6* Интенсивность выделения С0<> из почвы, определяемая адсорбционным методом, прямо зависит от содержания углекислого газа в приземном слое воздуха первых десяти сантиметров. Ш содержанию углекислого газа в данном слое воздуха можно рассчитывать интенсивность вшгёления <Х>2 из почвы, используя полученное уравнение регрессии. - " ■

СПИООК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

I* Выделение СО*, из почв лесных биогеоценозов Восточного Ов-

хотэ-Адиня // Почвоведение. (1986.- * 5. С. 100-108.

* .'

2. Газовый режим подстилок, некоторых горно-луговых почв //

Роль подстилки в лесных биогеоценозах, и., 1983.'с.91.

___ 3, связь выделения 00% из почв с компонентами биогеоценозов // Обоше проблемы биогеоценологии. Ш., 1986. Т.1. С.235.

(Ъаакяао к тип JO.Ci.tY. Л-ДОХЕ- «чтм* 60*90/1 й,

' С?'

Усл. ап, д. Уч.-»аа. п. 4,0'

Тщми 400 из. Зт» № 1$£Ч

Орд«жл *ЗМ1 Попп'ишиимпю Мнжовског» ужммрстт». . 103009. Моей», у*. Горчат, 8/7, Тшюгр4м -орпсш *3вшс Почем' ■аоапльстм МГУ, 1X8899. Мкжм, Л*шо>п горы.

О