Температурная чувствительность Pазложения

Абстрактные

Глобальное потепление влияет на углеродные (С) бассейны в наземных экосистемах, ускоряя биологические процессы, которые возвращаются к феномену изменения климата. В глобальном масштабе экосистемы пастбищ собирают большое количество органического С в почвы и считаются краеугольным камнем для смягчения глобального потепления. Целью этого исследования было оценить температурную чувствительность разложения С в различных фракциях почвенных агрегатов в экосистемах лугопастбищных угодий через широтный градиент между севером и югом в Чили.

Образцы почв были собраны из средиземноморских полузасушливых (MSA, 32 ° 31, до 34 ° 19, южная широта), умеренно-полуомиевые (TSO, 35 ° 36, 36 ° 27, южная широта), умеренные океанические (TO; 40 ° 36, 43 ° 03, южная широта) и субполярные полуокеанические (SPSO, 43 ° 57, 47 ° 40, южные широты) климатические зоны и водостойкие макроагрегаты (250-2000 мкм) и свободные микроагрегаты ( 50-250 мкм). Два эксперимента проводили с использованием кратковременных инкубаций (14 дней). Во-первых, абсолютное дыхание почвы и специфическое дыхание почвы из изолированных агрегатов оценивали при 20 ° С, а во-вторых, изолированные агрегаты инкубировали при разных уровнях температуры (20-30 ºC для MSA и TSO, 10-20 ºC для TO и SPSO) Для количественной оценки энергии активации (Ea) и температурной чувствительности (Q10).

В целом, результаты не свидетельствуют о различиях между фракциями агрегатов почвы по любому из оцененных параметров, но почвы различаются по широтному градиенту. Высокие абсолютные показатели дыхания и специфическое дыхание, связанные с высокой продуктивностью пастбищ,

наблюдались в почвах из зон TO и SPSO. Значения Q10 продемонстрировали сильную положительную корреляцию с годовыми осадками, поэтому разложение C в почвах из зон с высоким уровнем осадков проявляет повышенную температурную чувствительность.

Исследование проводилось в минеральных почвах естественных пастбищ в центральной и южной части Чили, от 32 ° 31 до 47 ° 40, южной широты и 71 ° 15, до 72 ° 21 западной долготы и включало климатические условия и типы почв Представитель каждой климатической зоны в пределах градиента. Участки исследования были сгруппированы в соответствии с климатическими характеристиками следующим образом: средиземноморские полузасушливые (MSA) почвы из серии Catapilco, Clarillo и Pimpinela; Умеренно-полуомиевые (TSO) почвы от серий Bramaderos, Chanco и Santa Bárbara; Умеренные океанические (TO) почвы из серии Bahía Mansa, Chapo, Mayamó и Aituí; И субполярные полуомиевые (SPSO) почвы из серии La Tapera, Simpson и Cochrane (WorldClim-Global Climate Data, http://www.worldclim.org/current, см. Также Doetterl et al., 2015). Химическая характеристика и климатические условия почвенных участков показаны в табл. 1а, 1б; Почвы были классифицированы в соответствии с Штатом по обследованию почв (1999 год) и Всемирной справочной базой для почвенных ресурсов (Рабочая группа IUSS WRB., 2015). Зона с самым низким годовым количеством осадков представляет собой MSA, которая включает в себя самые северные участки отбора проб (Catapilco, Clarillo и Pimpinela) с ежегодным средним осадком 458 мм, а зона с самым высоким среднегодовым осадком – TO (Bahía Mansa, Chapo, Mayamó и Aituí) со средним значением 2,207 мм. Самые теплые участки расположены в MSA с годовой средней температурой 15,2 ° C, а самые холодные места расположены в климатической зоне SPSO (La Tapera, Simpson и Cochrane) со средней температурой 4,4 ° C.

Climate zone: MSA = Mediterranean semi-arid, TSO = Temperate semi-oceanic, TO = Temperate oceanic, SPSO = Subpolar semi-oceanic, MAP = Mean annual precipitation, MAT= Mean annual temperature; * Casanova et al. (2013); **P Olsen in mg/kg, *** Σ bases in cmolc/kg

Доля макро- и свободных микроагрегатов, полученных из каждого типа почвы, значительно варьировалась (рис. 1). Почвы климатов MSA и TSO в основном содержали свободные микроагрегаты (50-250 мкм) в пропорции 32,2 ± 6,2% от общей массы почвы, а почвы из зоны ТО представляли более высокую долю макроагрегатов (250-2000 мкм) с В среднем 50,2 ± 5,6% от общей массы почвы (почвы Чапо, Майамо и Айту). В зоне SPSO пропорции макро- и свободных микроагрегатов были одинаковыми, каждый из которых представлял 21,9 ± 1,54% от общей массы почвы.

Наблюдалась высокая корреляция между специфическим почвенным дыханием участков исследования и годовыми осадками: С минерализация уменьшалась с увеличением осаждения в почвах, образовавшихся в более теплых зонах (средняя годовая температура выше 12 ° С, рис. 2А), но проявлялась противоположная тенденция в почвах Из более холодных зон (среднегодовая температура от 2,7 до 10,8 ° C, рис. 2B). Одно из объяснений состоит в том, что растительность зоны ТО (рис. 2В) состоит из постоянных пастбищ, которые являются высокопродуктивными (2500-6000 кг га-1 год-1, Руиз, 1996), что приводит к высоким запасам растительных остатков в почвах. Таким образом, более высокие уровни концентрации С в почвенных агрегатах (10,0 ± 2,1% в среднем, таблица 2) наблюдались в ТО по сравнению с почвами из MSA и TSO, где продуктивность пастбищ варьируется от 500 до 1500 кг га-1 год-1 (Руис, 1996), что привело к более низким остаточным входам и среднему значению C 3,0 ± 1,7% C в почвенных агрегатах (таблица 2). Напротив, почвы из более теплых зон (рис. 2А) показали более низкое дыхание C (58-713 мкг C g C-1), чем почвы из более холодных зон (рис. 2B, 287-3,984 мкг C g C-1), что демонстрирует Высокая лабильность или доступность органического вещества С в почвах из более холодных зон. Это открытие частично подтверждено Podrebarac et al. (2016 г.), которые, сравнивая почвенно-специфическое дыхание в подзолистых бореальных лесах между участками более высокой широты (более холодная область) и более низкой широты (более теплая область), определили, что почвы из более теплых областей менее биоактивны, поскольку они представляют более низкое кумулятивное специфическое дыхание, чем Другие почвы. Хотя экосистема, оцененная в исследовании Podrebarac, отличается от нашего, концепция органической биодоступности C может помочь выявить различия, обнаруженные между более холодными и более теплыми зонами; В более теплых зонах более лабильные формы С теряются в виде СО2, поэтому сохраняются только непокорные формы С, которые менее подвержены биологическому распаду. Как утверждают эти авторы, различные климатические истории при почвообразовании могут быть использованы для прогнозирования температурной чувствительности разложения С с почвами, образованными в более теплых и влажных климатических условиях, проявляющих повышенную чувствительность. Однако Doetterl et al. (2015) в последнее время продемонстрировали значимость взаимодействия между геохимией и климатом с почвенным хранилищем С, демонстрируя сложность бюджетов экосистем С в изменении климата.

Кроме того, абсолютная интенсивность дыхания в почве (табл. 3) выше в почвах зоны ТО по сравнению с другими климатическими зонами, демонстрируя эффект взаимодействия между высоким содержанием C и лабильностью этого органического материала, который количественно определяется отношением C / N , Другими словами, почвы из TO и SPSO имели более низкие отношения C / N (и, следовательно, более высокую лабильность, среднее отношение C / N = 13,5) по сравнению с почвами MSA и TSO, которые имели средние отношения C / N 22,3 и 14,9 для макросов – и микроагрегаты, соответственно.

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *