Эмиссия СО₂, микробная биомасса и базальное дыхание чернозема при различном землепользовании

В черноземе под степной растительностью, лесом (дубрава), в чистом пару (территория заповедника) и в урбаноземе города Курск (Курская область) изучали взаимосвязь эмиссии СО₂ из почвы и ее микробиологических показателей. Измерения эмиссии СО₂ с поверхности почвы (ЭМ_пов) и из двух нижележащих слоев почвы (глубина 10 и 20 см, ЭМ₁₀, ЭМ₂₀) проводили ежемесячно (май–октябрь), одновременно регистрировали температуру и влажность почвы. В отобранных образцах почвы слоев 0–10, 10–20, 20–30 см (всего 360) измеряли микробиологические показатели (углерод микробной биомассы (С_мик), базальное дыхание). Химические свойства почвы (содержание С_орг общего С, N, Р, К, Са; рН) определяли в образцах, отобранных в июле. Показано, что ЭМ_пов степи составила в среднем 24 г СО₂/(м² сут), леса, города и пара – в 1.6, 1.5 и 6 раза меньше соответственно. ЭМ₁₀ и ЭМ₂₀ леса оказалась в среднем в 2 раза больше таковой с поверхности, пара и города – примерно одинаковой, а степи – на 34% меньше. Эмиссия СО₂ из почвы изученных экосистем за наблюдаемый период слабо зависела от ее температуры и влажности. С_мик и базальное дыхание почвы (0–10 см) ненарушенных экосистем (степи, леса) в среднем в 3–5 и 2–4 раза, соответственно, превышали таковые нарушенных (пара, города). Показана положительная корреляция ЭМ_пов изученных экосистем с С_мик и базальным дыханием (0–10 см, r = 0.56 и 0.74 соответственно). ЭМ_пов чернозема разного землепользования за вегетационный период на 78% была обусловлена их базальным дыханием (линейная регрессия). Следовательно, ЭМ_пов чернозема разного землепользования за вегетационный период можно в определенной степени прогнозировать на основе экспериментальных данных о базальном дыхании его верхнего слоя (0–10 см).

Soil CO₂ Emission, Microbial Biomass, and Basal Respiration of Chernozems under Different Land Uses

The relationship between the CO₂ emission and microbiological properties was studied in Haplic Chernozem of steppe, forest, bare fallow of the reserve area and in Urbic Technosols of Kursk city. The CO₂ emission from the soil surface (EM_surf) and two subsoil layers (at the depths of 10 and 20 cm: EM₁₀, EM₂₀) were monthly measured (May–October) together with simultaneous measurements of the soil temperature and water content. Overall, 360 soil samples were taken from the layers of 0–10, 10–20, and 20–30 cm for determining microbiological properties (microbial biomass carbon, C_mic basal respiration, BR). Soil chemical properties (the contents of organic C, total C, N, P, K, and Ca; and pH) were measured in samples taken in July. The EM_surf of steppe averaged 24 g СО₂/(m² day), which was 1.6, 1.5 and 6 times higher than that of forest, urban, and fallow soils, respectively. In the forest, EM₁₀ and EM₂₀ were two times higher than reference EM_surf they were similar in the fallow and urban soils; and they were 34% lower in the steppe soil. The CO₂ emission from the soils of studied ecosystems during the growing season weakly depended on the soil temperature and moisture. The C_mic and BR (0–10 cm) of undisturbed ecosystems (steppe, forest) were higher by, on average, 3–5 and 2–4 times, respectively, that those of the disturbed (fallow, urban) ecosystems. The positive correlations between EM_surf and C_mic, BR (0–10 cm) were found (r = 0.56 and 0.74, respectively). The seasonal average EM_surf for different land uses was mainly (78%) controlled by their BR (linear regression). Therefore, the EM_surf from Chernozems of different land use during the growing season might be predicted on the basis of BR measurements (0–10 cm).