ИСТИНА

Цель проекта-оценить влияние микробной активности и свойств органического вещества на стабильность органического вещества почв из Фенноскандии альпийской тундре. Мы планируем исследовать влияние естественного градиента температуры и влажности в различных частях Фенноскандии (Абиско, Финсе и Хибины) на параметры углеродного цикла. Мы сосредоточимся на общих запасах углерода в почвах, а также на стабильности его лабильного пула. Мы планируем изучить влияние географического положения экосистем альпийских тундр (с севера на юг) на параметры секвестрации и устойчивости органического вещества почвы и микробной активности в экосистемах одного типа. В первую очередь нас интересуют экосистемы, сформировавшиеся в разных условиях температуры и влажности на одинаковых породах. В качестве объектов нашего исследования были выбраны почвы двух типов Фенноскандии альпийские экосистемы тундры. Первая-это почва сообщества кустарников Betula nana, в которой много плохо разложившегося органического вещества, но мало доступного азота. Зимой почва кустарников промерзает насквозь. Второй объект-почва злаковым лугам. Почвы этой экосистемы противоположны пустоши. Эти два типа экосистем выбраны не только потому, что они широко распространены в альпийской тундре, но и потому, что изменение климата стимулирует быстрое расширение кустарников Betula nana.

The aim of the project is to assess the impact of microbial activity and the properties of organic matter on the stability of soil organic matter of Fennoscandian alpine tundra. We plan to investigate the effect of the natural temperature and humidity gradient in different parts of Fennoscandia (Abisko, Finse and Khibiny) on the carbon cycle parameters. We will focus on the total carbon stocks in soils, as well as the stability of its labile pool. We are planning to study the impact of the geographical location of alpine tundra ecosystems (from North to South) on the parameters of sequestration and stability of soil organic matter and microbial activity in the same type of ecosystems. First of all, we are interested in ecosystems that have formed under different conditions of temperature and humidity on similar rocks. As the objects of our study, we have chosen the soil of two types of Fennoscandian alpine tundra ecosystems. The first is the soil of Betula nana shrubs community which there is a lot of poorly decomposed organic matter, but little available nitrogen. The shrubs soil freeze through in winter. The second object is the soil of graminoid meadows. The soils of this ecosystem are opposite to the heath. These two types of ecosystems are chosen not only because they are widespread in the alpine tundra, but also because climate change is stimulated to the rapid expansion of Betula nana shrubs. We hypothesized that (1) the geographic location of ecosystems will have a greater impact on carbon cycling and sequestration than the type of ecosystem (shrubs heath or meadow) and these differences can be used to predict the impact of climate change on the carbon cycle; (2) organic matter of Betula nana shrubs community soils under the existing conditions is less susceptible to microbiological transformation due to the limitation of microbiological activity by low nitrogen availability; (3) the expansion of shrub ecosystems in the Subarctic will contribute to a reduction in the rate of new low-molecular carbon (from litter and root exudates) turnover, which will help to reduce CO2 emissions from soil to the atmosphere during climate warming.

The result of the work will be the assessment of storages and resistance to the microbiological transformation of organic matter in the soils of the Fennoscandian alpine tundra on the transect from North to South. We’ll obtain new data on the characteristics of low-molecular carbon turnover in tundra ecosystems depending on their geographical location and vegetation type. These data will make it possible to assess the impact of climate warming in the subarctic on the carbon cycle, primarily carbon of root exudates and litter. We’ll obtain new data on changes in soil microbiological activity depending on the conditions of temperature, humidity, as well as the main characteristics of the soil (pH, nitrogen availability, mineral nutrition content). We’ll study in detail the content and properties of dissolved organic matter in soils on the transect and assess its resistance to microbiological degradation. These data will allow us to predict changes in CO2 emissions from warming. We’ll also be able to assess the changes in the conditions of mineral nutrition of plants and microorganisms, as the DOM is an important resource of nitrogen and other mineral nutrients. Summary, the results of the project will allow us to assess the parameters of the carbon cycle in the soils of tundra ecosystems, depending on climatic parameters. We will find out what is the main factor determining the stability of soil organic matter in the Subarctic - low activity of microorganisms and extracellular enzymes, or the properties of organic matter.

Quantitative assessment of the differential impacts of arbuscular and ectomycorrhiza on soil carbon cycling / N. A. Soudzilovskaia, M. G. van_der_Heijden, J. H. Cornelissen et al. // New Phytologist. — 2015. — Vol. 208, no. 1. — P. 280–293. 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.

В условиях тундры северной Фенноскандии основные типы почв представлены лито-земами и подбурами, характеризующимися наличием поверхностных органогенных горизонтов небольшой мощности (от 3-7 до 15-25 см). Маломощные органопрофили почв тундровых экосистем относятся к грубогумусному ти-пу с содержанием углерода от 13 до 48%. Тундровые экосистемы сильно различаются по общим запасам углерода (2,7-46,8 кг/м2), азота (0,12-1,20 кг/м2) и фосфора (0,01-0,06 кг/м2). Несмотря на малую мощность почв, в них содержатся основные запасы углерода (60-97%), азота (80-95%) и фосфора (88-96%) тундровых экосистем. В составе микробной биомассы аккумулируется не более 1-2% углерода, 2-7% азота и до 35% фосфора от общего содержания элементов в почве. Доля азота и фосфора в составе микробной биомассы возрастает при снижении концентрации этих элементов в почве, однако увеличения обогащенности микробной биомассы азотом и фосфором при этом не происходит. Активность микроорганизмов в тундровых почвах лимитирована доступностью углерода. Повышение доступности углерода приводит к росту микробной биомассы, а при его сочетании с азотом и фосфором наблюдается также иммобилизация дополнительного количества азота.