Различия в температурной чувствительности разложения органического вещества почвы при разном содержании кислорода

Разложение органического вещества почвы (ОВП) — ключевой процесс, влияющий на запасы углерода в почве и выбросы парниковых газов. Изучение температурной чувствительности (Q₁₀) разложения ОВП и её механизмов важно для улучшения прогнозов стабильности ОВП и углеродных потоков в условиях будущего потепления.

Большинство исследований Q₁₀ основаны на аэробных условиях, но мало известно о том, как Q₁₀ меняется в почвах при ограничении кислорода. Новое исследование сравнивает Q₁₀ в оксичных, субоксичных и аноксичных условиях в трёх почвах лугов и выявляет различные роли качества субстратного углерода и азотного лимитирования в регуляции Q₁₀. Результаты опубликованы в Soil Ecology Letters.

Команда Сяоцзюань Фэн из Института ботаники Китайской академии наук провела эксперименты по инкубации почвенных микрокосмов, чтобы проверить, как Q₁₀ меняется в трёх луговых почвах при разном уровне кислорода. Они использовали три концентрации кислорода: 21%, 1% и 0% для моделирования оксичных, субоксичных и аноксичных условий соответственно.

Они обнаружили, что Q₁₀ не демонстрировала единообразных закономерностей при разных кислородных условиях, что указывает на возможное преобладание влияния других факторов над эффектом кислорода. Для углублённого анализа этих результатов они изучили свойства почв в дополнительном эксперименте и выяснили, что качество субстратного углерода было сильным предиктором Q₁₀ в оксичных почвах, тогда как азотное лимитирование было более важным в субоксичных и аноксичных почвах.

Профессор Сяоцзюань Фэн, автор-корреспондент исследования, отметила: «Мы использовали инкубированные при разных температурах почвы для расчёта Q₁₀. Этот метод становится всё популярнее для оценки Q₁₀, так как он устраняет потенциальные осложнения, вызванные разной скоростью истощения субстратов при разных постоянных температурах, что может влиять на концентрации углерода и микробную биомассу в инкубациях "равного времени"».

«Наше исследование показывает, что качество субстратного углерода и азотное лимитирование могут играть роль различной важности в определении Q₁₀ при разных кислородных условиях. Это означает, что реакция разложения ОВП на потепление может различаться в зависимости от типа почвы и режима увлажнения из-за различий в доступности и качестве субстрата, а также азотного статуса».

Исследование также подчёркивает важность учёта доступности кислорода и его взаимодействия с другими факторами при прогнозировании динамики почвенного углерода в условиях изменения климата. Почвы с дефицитом кислорода широко распространены на заболоченных территориях и в микрозонах возвышенностей, где сосредоточена значительная доля глобального запаса почвенного углерода.

Понимание того, как Q₁₀ меняется при разных кислородных условиях, поможет повысить точность и надёжность моделей почвенного углерода и лучше информировать практики управления для секвестрации углерода в почве.