Запасы фитомассы и деструкция растений торфообразователей на начальных этапах разложения в условиях ненарушенных и постпирогенных торфяников Западной Сибири

Аннотация

Цель исследования. Оценка запасов фитомассы и скорости разложения органического вещества растений-торфообразователей в условиях торфяных залежей ненарушенных и постпирогенных торфяников на начальных этапах деструкции.

Место и время проведения. Исследования проведены в мае-сентябре 2022 г. на двух олиготрофных болотах – Бакчарском (стационар «Васюганье», ИМКЭС СО РАН) и Иксинском, являющихся северо-восточными отрогами Большого Васюганского болота и расположенных в Бакчарском и Шегарском районах Томской области.

Методы. Запасы растительного вещества определяли укосным методом. Выделяли следующие фракции: живая фитомасса (однолетняя и многолетняя фотосинтезирующая фитомасса – зеленые части трав, листья кустарничков, мох), многолетняя нефотосинтезирующая фитомасса (стебли кустарничков, корни трав и кустарничков) и мертвая фитомасса – мортмасса (опад, моховой очес, ветошь). Скорость разложения растительных остатков оценивали методом закладки растений в торф (отдельно Chamaedaphne calyculata и Sphagnum fuscum, а также смешанный образец, состоящий из 60% S. fuscum и 40% Ch. calyculata). В исходных образцах и после разложения определяли зольность методом сухого озоления, содержание общего углерода и азота, а также изотопный состав углерода и азота при помощи изотопного масс-спектрометра DELTA V Advantage.

Основные результаты. Краткосрочное исследование, проведенное во время вегетационного периода в условиях ненарушенного (Естественный рям) и подверженного пирогенному воздействию (Гарь) фитоценозов показало, что за счет значительного количества мортмассы (2402 г/м²) Естественный рям обладает запасом органического вещества, превышающим таковой в условиях Гари в 1,7 раз. В среднем потеря 59% органического вещества от общих потерь за вегетационный период приходится на первый месяц. Как в условиях Гари, так и в условиях Естественного ряма минимальные потери органического вещества свойственны Sphagnum fuscum (3,1 и 3,5%); для остальных образцов условия Гари были более благоприятны для разложения на начальных этапах деструкции. Смешанный образец по потерям массы занимает промежуточное положение между своими отдельными компонентами. Потери углерода хорошо коррелируют с потерями массы как в течение 1 месяца деструкции (r=0,87), так и за 4 месяца (r=0,96). В отличие от углерода, на начальных этапах деструкции азот накапливался в Смешанном образце (как через один, так и через четыре месяца).

Заключение. При меньших запасах фитомассы на участках постпирогенной сукцессии, более активные деструкционные процессы на начальных этапах разложения органического вещества растительных остатков происходят именно в этих условиях. Показано влияние постпирогенной сукцессии на скорость разложения органического вещества растительных остатков Chamaedaphne cаlyculata и смеси остатков S. fuscum и Ch. calyculata. В течение первого месяца деструкции происходило наиболее интенсивное разложение опада. В условиях горелого болота наблюдался более интенсивный вынос азота из всех растительных остатков и накопление зольных элементов в образцах Sphagnum fuscum. Смешивание компонентов опада оказывало влияние как на скорость, так и на динамику разложения. Изотопный состав углерода и азота начинал изменяться уже на начальных этапах деструкции: происходило обогащение тяжелыми изотопами ¹⁵N и ¹³C. Данное исследование подчеркивает важность изучения процессов разложения растительного опада на начальных этапах и учета компонентного состава при анализе процессов трансформации органического вещества.