1 / 17

Кафедра Исследования Агроэкосистем Университет Байройт

Гуминовые вещества в биосфере МГУ , 19 .- 22 . 12 .2007. Использование изотопного состава органического вещества почвы и СО 2 после смены С 3 растительности на С 4 для изучения скорости оборота гумуса. Яков Кузяков Катя Шнекенбергер. Кафедра Исследования Агроэкосистем

lana
Download Presentation

Кафедра Исследования Агроэкосистем Университет Байройт

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Гуминовые вещества в биосфереМГУ, 19.-22.12.2007 Использование изотопного состава органического вещества почвы и СО2 после смены С3 растительности на С4 для изучения скорости оборота гумуса Яков КузяковКатя Шнекенбергер Кафедра Исследования Агроэкосистем Университет Байройт Институт Почвоведения и Ландшафтоведения Университет Хоэнхайм, Штутгарт

  2. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Background MRT = mean residence time = среднее время пребывания • Различные подходы к оценке MRT ОВП • Основанные на пулах • Радиоуглеродное датирование • Бомбовый 14C • Смена растительности C3 C4 + d13C • Опыты с повышенным СО2 (FACE) + d13C • Динамика ОВП после смены системы земледелия • … ... • Основанные на потоках • Инкубация и выделение CO2 (+ d13C) • D14C потока CO2 • … ... • Подходы, основанные на пулах, не связаныс подходами, основанными на потоках • Оценка среднего MRT (bulk MRT) • поискинертных/стабильных/старыхпулов для моделирования потоков из aктивных/молодых/быстрыхпулов • Цель: связать пулы с потоками на основе • Смены растительности C3 C4 + d13C • Разделения CO2поd13C старый C молодой C Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  3. Background Methods SOM CO2d13CPartitioning Conclusions Изотопный состав растений с C3и C4фотосинтезом C4растения C3растения 0 -27‰ -12‰ d13C (‰) Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  4. Background Methods SOM CO2d13CPartitioning Conclusions Miscanthus x giganteus(Greef et Deu) C4фотосинез d13C = –12‰ 3-4 м Смена растительности: C3 C4: 10 лет • многолетние (>20 лет) • без удобрений • без вспашки • большое кол-во растительных остатков(~ 2-4 тгa-1год-1) • глубокие корни Бурозем (Cambisol)на лёсе, Штутгарт d13C = –27‰ Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  5. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Цели • Изотопный состав и скорость оборота ОВП • Динамикаконцентрации CO2на разных глубинах • Разделение CO2на основе изотопного состава и оценка вклада ОВП в CO2из • старое ОВП (>10 лет) и • новое ОВП (<10 лет) + корни • Расчет общей испецифической скорости оборотаОВП • C3пул • C4пул Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  6. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Эксперимент • 2 поля: среднесуглинистая слабодифференцированная псевдооглеенная почва (loamy gleyic Cambisol) • C4: Miscanthusполе: 10 – 11 лет после смены растительностиC3C4 • C3: луг: C3поле для сравнения(без смены растительности) • Пассивные коллекторы воздухана глубине 15 и 30 см • Пробы • почвы до 1 м по 10 см • СО2 почвенного воздуха (вакутайнеры, каждые 3 – 6 недель за вегет.период2004 и 2005 • Анализы: • Сt (СNH) • CO2 (GC) • 13C (GC-IRMS) • 4 повторности • Источники CO2: • > 10 лет: старое ОВП • < 10 лет: • новое ОВП • растительные остатки • корневое дыхание Псевдооглеенный бурозем loamy gleyic Cambisol Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  7. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Пассивные коллекторы для отборапроб почвенного воздуха in situ • Пассивные коллекторы из силикона • Диффузия почвенного воздуха через силикон • 95% равновесие с почвенным воздухом через 7 часов Kammann et al., 2001 EJSS Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  8. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Установка пассивных коллекторов глубина 15 cм 30 cм Kammann et al., 2001 EJSS Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  9. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Содержание ОВП и изотопный состав Старое C3-ОВП Новое C4-ОВП подMiscanthus Schneckenberger and Kuzyakov 2007 JPNSS Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  10. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Среднее время пребывания С Доля ОВП из С-Miscanthus (%) 10 лет после смены растительности C3 C4 глубина (cм) Специфическое MRT пулов ? MRT общего C в почве: - 30-80 лет в Апах - 200-300 в нижних горизонтах Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  11. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Концентрация CO2почвенного воздуха 15 cм 30 cм April May June July August Sept. Oct. • Концентрация CO2 • на 30 cмвыше чем на 15 cм • Динамика CO2 • Контрастная весной • Похожая летом и осенью Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  12. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Изотопный состав C почвенного CO2 April May June July August Sept. Oct. April May June July August Sept. Oct. корни Miscanthus: d13C = –11.8‰ d13C (‰) d13C (‰) • 3 источника CO2 : • C3: старое ОВП • C4: новое ОВП + корни • атмосферный CO2 корни трав: d13C = –26.3‰ Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  13. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions C4-C в почвенном CO2 % of C4-C Календарный день Календарный день • Источники C4-C: • Новое ОВП < 10 лет • Корневое дыхание • Ризомикробный CO2 Вклад C4-C в почвенный CO2: на 15 cм: 60 … 80% на 30 cм: 70 … 90% 50% Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  14. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Разделение CO2 из ОВП Преобладание нового C в почвенном CO2 Вклад вCO2 почвы (%) старое OВП старое OВП OВП <10 лет OВП <10 лет 2004 2005 глубина (cм) глубина (cм) старое OВП старое OВП OВП < 10 лет OВП < 10 лет специфическое MRT пулов ОВП Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  15. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Вклад пулов C3и C4в ОВП и CO2и Расчет MRT специфического для пулов Измерено: • общее MRT • C3иC4доли в • OВП • CO2  MS Excel Solver: • Оптимизация специфическихMRTC3иC4пулов ОВП Очень контрастное MRT пулов Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  16. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Концепция оборота ОВП, объясняющая потоки и пулы с контрастным MRT d13C D14C CO2 Поступление C годы потоки 1 ОВП C 10 MRT d13C MRT потоков≠ MRT пулов D14C разложение гумификация 100 (Пулы)градиент 1000 специфическое MRT пулов Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

  17. Background Methods SOM CO2d13C Partitioning Conclusions Выводы • Изотопный состав ОВП после смены растительности с С3на С4 позволяет рассчитать долю нового С и среднее время пребывания С • Апах ~ 30 ... 80 лет • 60-100 см ~ 200 ... 300 лет • Пассивные коллекторы позволяют отбирать почвенный воздух для определения концентрации d13C иСО2 • В почвенном СО2 доминирует «молодой С» с возрастом менее 10 лет • На глубине 15 cм: 60-80% • На глубине 30 cм: 70-90% • На основе долей старого и нового С в ОВП и СО2 были рассчитаны специфические времена пребывания С в пулах: • C3пул (> 10 лет) MRT = 86 лет (15 см) и 136 лет (30 см) • C4пул (< 10 лет) MRT = 8.5 лет (15 см) и 4.6 лет (30 см) • MRT потоков ≠ MRT пулов Спасибо! Кузяков & Шнекенбергер : d13C гумуса и CO2

More Related