Оценка запасов углерода в серых лесных почвах при разных типах землепользования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследования проводили с целью изучения запасов углерода в слоях почвы при разных типах землепользования. Объектом исследования служили серые лесные остаточно-карбонатные почвы Республики Татарстан. Работу выполняли на участках с различными типами землепользования: пашня (П), укос с изъятием фитомассы (У), укос без изъятия фитомассы (УФ), залежные земли (З). Для анализа использовали методы спектрофотометрии, полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) и газовой хроматографии, что позволило определить содержание общего органического углерода (С орг ), растворимого органического углерода (РОУ), углерода микробной биомассы (С мик ) и численность бактерий в почвенных горизонтах. Пахотные земли характеризовались минимальными в эксперименте запасами С орг в метровом слое – 189,67±10,44 т/га, вследствие интенсивной обработки почвы и минерализации органического вещества. Незначительные различия отмечены на залежных землях и укосном участке с изъятием фитомассы, где запасы С орг составляли 255,03±21,35 и 287,14±28,01 т/га соответственно. Максимальные в опыте запасы зафиксированы на участке с укосом без изъятия фитомассы – 322,49±19,4 т/га , что свидетельствует о высоком вкладе растительных остатков в аккумуляцию органических соединений. Большая часть запасов углерода сосредоточена в верхнем полуметре: 52…78 % для С орг , 40…59 % для РОУ и 47…63 % для С мик . Содержание РОУ и С мик изменяется под воздействием внешних факторов быстрее, чем более стабильного почвенного органического вещества. По запасам этих фракций исследуемые образцы можно расположить в следующем порядке: для РОУ – У < З < П < УФ, для С мик – УФ < П < З < У. Основная часть С мик сосредоточена в верхних горизонтах, где происходят активные процессы разложения органического вещества. Регулярное скашивание с оставлением фитомассы на поверхности почвы обеспечивает наибольший потенциал для накопления запасов как общего, так и растворимого органического углерода.

Об авторах

В. Р. Бабичук

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: polinazwerewa@yandex.ru
420008, Казань, ул. Кремлевская, 18, корп.1

Н. В. Данилова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

420008, Казань, ул. Кремлевская, 18, корп.1

А. С. Гордеев

Казанский (Приволжский) федеральный университет

420008, Казань, ул. Кремлевская, 18, корп.1

П. А. Курынцева

Казанский (Приволжский) федеральный университет

420008, Казань, ул. Кремлевская, 18, корп.1

С. Ю. Селивановская

Казанский (Приволжский) федеральный университет

420008, Казань, ул. Кремлевская, 18, корп.1

Список литературы

  1. Исследование стабильности почвенного органического вещества методами дериватографии и длительной инкубации / Д. А. Соколов, И. И. Дмитревская, Н. Б. Паутова и др. // Почвоведение. 2021. № 4. С. 407–419.
  2. Batjes N. H. Total carbon and nitrogen in the soils of the world // European Journal of Soil Science. 1996. Vol. 47. No. 2. P. 151–163.
  3. Оценка запасов углерода в почвах лесных экосистем как основа мониторинга климатически активных веществ / Г. Н. Копцик, С. В. Копцик, Ю. В. Куприянова и др. // Почвоведение. 2023. № 12. С. 1686–1702.
  4. Chanlabut U., Nahok B. Soil Carbon Stock and Soil Properties under Different Land Use Types of Agriculture // Environment and Natural Resources Journal. 2023. Vol. 21. No. 5. P. 417–427.
  5. Benslimane Z., Faraoun F., Latreche A. Land use and impact on soil organic carbon stock in a semi-arid region of Algeria // Al-Qadisiyah Journal For Agriculture Sciences. 2023. Vol. 1. P. 4. URL: https://jouagr.qu.edu.iq/article_176958.html (дата обращения: 15.03.2025).
  6. Estimation of carbon stocks under different soil uses in the central highlands of Mexico / B. García-Fajardo, G. Álvarez-Arteaga, M. Orozco-Hernández, et al. // Acta Agronómica. 2017. Vol. 66. No. 1. P. 21–26.
  7. Lal R. Challenges and opportunities in soil organic matter research // European Journal of Soil Science. 2009. Vol. 60. No. 2. P. 158–169.
  8. Оценка запасов углерода в почве на территории карбонового полигона «Карбон–Поволжье» / Л. Александрова, А. С. Гордеев, В. Р. Бабичук и др. // Российский журнал прикладной экологии. 2023. № 4(36) . С. 12–21.
  9. Soil carbon-fixing bacterial communities respond to plant community change in coastal salt marsh wetlands / Q. Liao, C. Lu, F. Yuan, et al. // Applied Soil Ecology. 2023. Vol. 189. P. 104918. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0929139323001166?via%3Dihub (дата обращения: 14.03.2025).
  10. Effects of Soil Microorganisms on Carbon Sequestration under Different Mixed Modification Models in Pinus massoniana L. Plantation / M. Chen, C. Yuan, S. He, et al. // Forests. 2024. Vol. 15. No. 6. P. 1053. URL: https://www.mdpi.com/1999–4907/15/6/1053# (дата обращения: 15.03.2025).
  11. Unveiling the crucial role of soil microorganisms in carbon cycling: A review / H. Wu, H. Cui, C. Fu, et al. // Science of the Total Environment. 2024. Vol. 909. P. 168627. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969723072558?via%3Dihub (дата обращения: 21.03.2025).
  12. Сорокин Н. Д., Александров Д. Е. Микробиологическая трансформация углерода и азота в лесных почвах Средней Сибири // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2013. № 9. С. 74–78.
  13. Reducing the uncertainty in estimating soil microbial-derived carbon storage / H. Hu, C. Qian, K. Xue, et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2024. Vol. 121. No. 35. P. e2401916121. URL: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2401916121 (дата обращения: 25.03.2025).
  14. Estimation of carbon stocks and stabilization rates of organic matter in soils of the «Ladoga» carbon monitoring site / V. Polyakov, E. Abakumov, T. Nizamutdinov, et al. // Agronomy. 2023. Vol. 13. No. 3. P. 807. URL: https://www.mdpi.com/2073-4395/13/3/807 (дата обращения: 18.03.2025).
  15. ISO 14235:1998. Soil quality – Determination of organic carbon by sulfochromic oxidation. Geneva: International Organization for Standardization, 1998. 6 p.
  16. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. Приказ от 27 мая 2022 г. № 371 «Об утверждении методик количественного определения объемов выбросов парниковых газов и поглощений парниковых газов» // Официальный интернет-портал правовой информации. URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202206080019 (дата обращения: 10.03.2025).
  17. Land use change alters soil organic carbon: constrained global patterns and predictors / X. Huang, M. M. Ibrahim, Y. Luo, et al. // Earth’s Future. 2024. Vol. 12. No. 5. P. e2023EF004254. URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023EF004254 (дата обращения: 10.03.2025).
  18. Poeplau C., Don A. Sensitivity of soil organic carbon stocks and fractions to different land-use changes across Europe // Geoderma. 2013. Vol. 192. P. 189–201.
  19. Changes in physical properties and carbon stocks of gray forest soils in the southern part of Moscow region during postagrogenic evolution / Y. I. Baeva, I. N. Kurganova, V. O. Lopes de Gerenyu, et al.// Eurasian Soil Science. 2017. Vol. 50. P. 327–334.
  20. Влияние процессов естественного лесовосстановления на микробиологическую активность постагрогенных почв Европейской части России / И. Н. Курганова, В. О. Лопес де Гереню, А. С. Мостовая и др. // Лесоведение. 2018. № 1. С. 3–23.
  21. Ren T., Cai A. Global patterns and drivers of soil dissolved organic carbon concentrations // Earth System Science Data Discussions. 2024. Vol. 2024. P. 1–25. URL: https://essd.copernicus.org/articles/17/2873/2025/ (дата обращения: 01.04.2025).
  22. Кузнецова А. И. Влияние растительности на запасы почвенного углерода в лесах (обзор) // Вопросы лесной науки. 2021. Т. 4. № 4. С. 41–95.
  23. Пулы и фракции органического углерода в почве: структура, функции и методы определения / В. М. Семенов, Т. Н. Лебедева, В. О. Лопес де Гереню и др. // Почвы и окружающая среда. 2023. Vol. 6. № 1. С. 4–19.
  24. Дегумусирование и почвенная секвестрация углерода / Б. М. Когут, В. М. Семенов, З. С. Артемьева и др. // Агрохимия. 2021. № 5. С. 3–13.
  25. Kuzyakov Y., Blagodatskaya E. Microbial hotspots and hot moments in soil: concept & review // Soil Biology and Biochemistry. 2015. Vol. 83. P. 184–199.
  26. Распределение органического углерода между структурными и процессными пулами в серой лесной почве разного землепользования / Т. Н. Лебедева, Д. А. Соколов, М. В. Семенов и др. // Бюллетень Почвенного института имени В. В. Докучаева. 2024. № 118. С. 79–127.
  27. Unlocking the Potential of Microbial Biomass for Carbon and Nitrogen Transformations in Forest and Desert Soils: Review / G. Parmar, R. Chaudhari, A. Modi, et al. // Journal of Environmental Nanotechnology. 2024. Vol. 13. No. 4. P. 428–441.
  28. Labile carbon content and nutrient availability determines microbial composition in topsoil and subsoil following land-use change in subtropical China / H. Xiao, H. Sheng, L. Zhang, et al. // Land Degradation & Development. 2024. Vol. 35. No. 12. P. 3921–3933.
  29. Soil Microbial and Enzymatic Properties in Luvisols as Affected by Different Types of Agricultural Land-Use Systems and Soil Depth / A. Piotrowska-Długosz, J. Dlugosz, B. Kalisz, et al. // Agronomy. 2024. Vol. 14. No. 1. P. 83. URL: https://www.mdpi.com/2073-4395/14/1/83# (дата обращения: 04.04.2025).
  30. Microbial diversity of soils under different land use and chemical conditions / J. H. Yoon, M. Adhika ri, S. S. Jeong, et al. // Applied Biological Chemistry. 2024. Vol. 67. No. 1. P. 1–10. URL: https://applbiolchem.springeropen.com/articles/10.1186/s13765-024-00970-y (дата обращения: 05.04.2025).
  31. Ding J., Yu S. Stochastic Processes Dominate the Assembly of Soil Bacterial Communities of Land Use Patterns in Lesser Khingan Mountains, Northeast China // Life. 2024. Vol. 14. No. 11. P. 1407. URL: https://www.mdpi.com/2075-1729/14/11/1407 (дата обращения: 27.03.2025).
  32. Gerke J. The central role of soil organic matter in soil fertility and carbon storage // Soil Systems. 2022. Vol. 6. No. 2. P. 33. URL: https://www.mdpi.com/2571-8789/6/2/33 (дата обращения: 24.03.2025).
  33. Pathak P., Reddy A. S. Vertical distribution analysis of soil organic carbon and total nitrogen in different land use patterns of an agro-organic farm // Tropical Ecology. 2021. Vol. 62. P. 386–397.
  34. Soil erosion, mineral depletion and regeneration / I. O. Musa, A. Mustapha, J. O. Samuel, et al. // Prospects for Soil Regeneration and Its Impact on Environmental Protection. Cham: Springer Nature Switzerland, 2024. P. 159–172.
  35. The distribution of organic carbon, its forms and macroelements in agricultural soils / A. Slepetiene, Z. Kadziuliene, D. Feiziene, et al. // Zemdirbyste-Agriculture. 2020. Vol. 107. No 4. P. 291–300. URL: https://zemdirbyste-agriculture.lt/1074_str37/ (дата обращения: 30.03.2025).
  36. Национальный атлас почв Российской Федерации / Н. А. Аветов, А. Л. Александровский, И. О. Алябина и др. М.: Астрель, 2011. 632 с. ISBN 978-5-271-37461-6.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025