Сравнительное определение дыхания почвы в полевых условиях разными методами

Аннотация

Цель исследования. Сравнительная оценка результатов определения в полевых условиях средней за сутки интенсивности дыхания почвы (скорости эмиссии СО₂ из почвы) тремя методами, включая две модификации камерного метода и одну – абсорбционного.

Место и время проведения. Исследование выполнено в 2024–2025 гг. в травяном и лесном биогеоценозах, расположенных в правобережной части пригорода Новосибирска (район Академгородка) с координатами 54°85′09′′ с.ш., 83°18′34′′ в.д. Почва – темно-серая лесная среднесуглинистого гранулометрического состава (Luvic Greyzemic Phaeozem (Siltic)).

Методы. Эмиссию СО₂ из почвы определяли тремя методами: два из них – модификации камерного метода, третий – усовершенствованный вариант абсорбционного метода. В динамическом варианте камерного метода (далее – методика EGM-5) концентрацию СО₂ в воздухе камеры определяли ИК-газоанализатором высокой точности (<1%), в статической модификации (методика VENTpro) – недорогим, но и менее точным (±5%) его аналогом. При абсорбционной методике почву накрывали на 24 ч сосудом-изолятором (диаметром 10 см и высотой 15 см), а выделяющийся СО₂ поглощали 10 мл 1 н. раствора NaOH с сорбционной поверхностью в 38% от изолированной площади почвы.

Основные результаты. В модельном опыте, в котором минимизировали пространственную пестроту биологической активности почвы, выявлено снижение потока диоксида углерода при камерных методах определения, вследствие его накопления в надпочвенном пространстве камер. Спустя 10 минут после герметизации камер снижение составило 4–7% в методике EGM-5 и 9–10% в VENTpro; при этом коэффициент вариации определения эмиссии СО₂ из почвы в этом опыте в методике EGM-5 равнялся 8%, а в VENTpro – 16%. Сделан вывод, что при используемой процедуре измерения дыхания, когда камера герметизируется всего лишь на 5 минут, снижение естественной скорости диффузии СО₂ из почвы не будет оказывать существенного влияния на результаты. При измерении дыхания почвы в полевых условиях на небольших площадках (≈10 м²) коэффициент вариации средней за сутки скорости эмиссии СО₂ из почвы увеличивался в камерных методиках до 20% и более, а в абсорбционной методике он не превышал 10%. Результаты всех трех использованных методов, вследствие значительной их вариабельности, не имели, как правило, статистически значимых различий. По этой причине не удалось выявить существенных различий в динамике эмиссии СО₂ из почвы в течение суток в лесном и травяном биогеоценозах. Все три методики обеспечили получение достаточно близких результатов суммарной эмиссии диоксида углерода в целом за май–октябрь  (кг С-СО₂/га): EGM-5 – 5674, VENTpro –  6347, абсорбционная –  6198 (НСР₀₅ = 607).

Заключение. Сравнение результатов определения дыхания почвы в полевых условиях тремя разными методами в большинстве случаев не выявило статистически значимых различий, хотя нередко они достигали 30% и более. Причина заключается в высокой вариабельности скорости эмиссии СО₂ из почвы, (особенно при определении прибором VENTpro), что в значительной степени обусловлено выраженной пространственной пестротой биологической активности почвы в лесном и травяном биогеоценозах. Для регистрации с помощью камерных методик более тонких эффектов (например, внутрисуточной динамики дыхания) необходима предварительная оценка вариабельности показателя эмиссии СО₂ на экспериментальном участке и расчет на этой основе необходимой повторности измерения. Кроме того, важно провести углубленные исследования возможных ошибок расчета средней за сутки скорости эмиссии СО₂ из почвы камерными методами на основании текущего (определяемого за 1–5 мин экспозиции) ее значения. По-видимому, в определенных условиях, в основном при слабовыраженной динамике температуры почвы в течение суток, эти ошибки будут незначительными. Использовавшаяся абсорбционная методика лишена этого недостатка, поскольку измеряет дыхание почвы при экспозиции 24 ч. На наш взгляд, пока не разработан общепризнанный метод определения средней за сутки скорости эмиссии СО₂ из почвы, выбор методики должен основываться на учете цели и возможностей проведения исследования; при этом ключевое значение должны иметь планируемые количественные различия в эмиссии СО₂ из почвы, которые предполагается выявить в результате такого исследования.