ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы почвоведения, экологии и биогеохимии, связанной с регулированием круговорота углерода и азота в тундровых экосистемах. Вследствие возрастания частоты возникновения пожаров в тундре за последние десятилетия, они превратились в мощный фактор регулирующий запасы и потоки элементов в экосистеме, а также запускающий сукцессии растительного покрова и микробного комплекса почв. В ходе реализации проекта впервые будут проведены комплексные почвенные, геоботанические и микробиологические исследования на территории разных по возрасту пожарищ в условиях горной тундры Хибин. Эти исследования включают оценку динамики запасов углерода и азота в экосистемах постпирогенного хроноряда, определение основных потоков С и N в экосистемах во взаимосвязи с возможной структурной и функциональной перестройкой микробных сообществ почв. Отдельное внимание будет уделено трансформации органического вещества тундровых почв в свете концепции пирогенного гумусообразования. В результате интерпретации полевых и лабораторных данных будет оценен вклад пирогенного фактора в процессы тундрового почвообразования, регулирования основных потоков углерода и азота в тундровых экосистемах и сукцессии микробных сообществ почв.

The project is aimed at solving the fundamental problem of soil science, ecology and biogeochemistry related to the regulation of the carbon and nitrogen cycle in tundra ecosystems. Due to the increasing frequency of fires in the tundra over the past decades, they have become a powerful factor regulating the stocks and flows of elements in the ecosystem, as well as triggering the succession of vegetation cover and soil microbial complex. During the project implementation, for the first time, complex soil, geobotanical and microbiological studies will be conducted on the territory of different age-related fires in the khibin mountain tundra. These studies include assessing the dynamics of carbon and nitrogen stocks in post-pyrogenic chronorad ecosystems, determining the main C and N flows in ecosystems in relation to possible structural and functional restructuring of soil microbial communities. Special attention will be paid to the transformation of organic matter in tundra soils in the light of the concept of pyrogenic humus formation. As a result of interpretation of field and laboratory data, the contribution of the pyrogenic factor to the processes of tundra soil formation, regulation of the main carbon and nitrogen flows in tundra ecosystems, and succession of soil microbial communities will be evaluated.

По результатам исследования будут установлены особенности трансформации углерода в почвах постпирогенных сукцессий тундровых экосистем Хибин, включая динамику изменения запасов углерода и основных потоков углеродсодержащих газов (СО2 и СН4). Для органического вещества тундровых почв постпирогенного периода будут впервые оценены изменения в групповом и фракционном составе. Впервые будут оценены потери азота в ходе пожара и их восстановление в процессе сукцессии. Будут выявлены основные тренды изменения процессов трансформации азота (аммонификация, нитрификация, микробная иммобилизация, азотфиксация) в почвах при постпирогенной сукцессии. Впервые для тундровых почв будет дана характеристика функционального и таксономического разнообразия, биомассы основных групп микроорганизмов (грибов и бактерий) и их изменение в процессе восстановления почвы.

Maslov M. N., Makarov M. I. Organic matter of the soil of the mountain tundra in north fennoscandia // Moscow University Soil Science Bulletin. — 2013. — Vol. 68, no. 3. — P. 99–103.

Исследовались участки горной тундры Хибин, находящихся на разных сроках самовосстановления после пожаров (0, 2, 3, 12, 60 лет и повторный пожар 12-летней давности по гари 60 лет), а также контрольные негоревшие участки ерниковой и кустарничково-лишайниковой тундры. Установлено, что прямые пирогенные потери углерода составляют до 54%, азота – до 38% от общего запаса элементов в экосистемах. В дальнейшем потери углерода и азота экосистемами вызваны развитием эрозионных процессов. Рассмотрены размеры и особенности формирования основных экосистемных пулов углерода и азота (почва, мортмасса, биомасса растений) на разных сроках сукцессии. Установлено, что уже через 12 лет после пожара общий запас органического углерода в экосистеме значимо не отличается от контрольных участков, однако отсутствие различий связано в первую очередь с обогащением минеральных горизонтов почвы пирогенным органическим веществом. Восстановление запасов элементов в поверхностном горизонте почвы происходит не ранее, чем через 60 лет после пожара. В связи с развитием дернового процесса запасы углерода в старых постпирогенных экосистемах значимо превышают запасы углерода в негоревших экосистемах. Преобладающим путем трансформации соединений углерода на всех этапах развития почвы является аэробная минерализация. Устойчивость органического вещества почвы к минерализации повышается по мере восстановления экосистемы после пожара, однако значений, характерных для почв контрольных участков этот показатель достигает не ранее, чем через 60 лет после пожара. Микробные сообщества подбуров достаточно быстро (около 3 лет) восстанавливают свою функциональную активность после пожара. В долгосрочной перспективе действие огня приводит к повышению доступности азота почвы, а также к повышению способности к фиксации атмосферного азота. Не смотря на временное повышение доступности минерального азота (в том числе нитратов) на ранних этапах постпирогенного восстановления почвенных систем, денитрификация не играет заметной роли в биогеохимическом цикле азота.