CC BY
7
УДК 631.41
ИЗМЕНЕНИЕ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА УГЛЕРОДА И АЗОТА В ПОЧВАХ БАРГУЗИНСКОГО ХРЕБТА ВОСТОЧНОГО ПРИБАЙКАЛЬЯ
Д. Б. Андреева1, Л. Д. Балсанова1, И. Н. Лаврентьева1, Б. Н. Гончиков1, Ц. Ц. Цыбикдоржиев1, Б. Глазер2, В. Цех3
1 Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Россия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, д. 6
2 Университет Галле-Виттенберг, Германия, 06120, г. Галле, ул. Фон-Сэкэндорфф-Платц, д. 3
3 Университет Байройт, Германия, 95440, г. Байройт, ул. Университетская, д. 30 * E-mail: darima.andreeva@gmail.com
Почвы западного макросклона Баргузинского хребта имеют четкую высотную поясность. В нижней части трансект-катены преобладают дерново-подбуры, буроземы, тогда как на высотах встречаются литоземы, почвы перегнойно-темногумусовые и подбуры грубогумусовые. Характерными особенностями всех типов почв являются небольшая мощность почвенного профиля, грубогумусность, кислая реакция среды, регрессионно-аккумулятивный характер распределения общего углерода и азота по профилю, низкая или очень низкая (отношение C/N — от 11 до 40) обогащенность органического вещества азотом. Значения 513С варьируют от -28,45 до 22,10%о, с утяжелением вниз по профилю. С увеличением высоты значения 513С в гумусовых горизонтах находятся в пределах от -26,82 (500 м н.у.м) до -22,66% (1700 м н.у.м), возможно, из-за снижения среднегодовой температуры воздуха. В отличие от 513С, значения 515N в гумусовых горизонтах почвенных профилей уменьшаются с 10,04% на высоте 500 м н.у.м. до 8,77% на высоте 1700 м н.у.м., указывая на то, что при низких среднегодовых температурах воздуха цикл азота более замкнутый. Соотношение среднегодовой температуры воздуха и значений изотопного состава позволяет сделать вывод, что при снижении на 1°С значения 513С в подстилке будут уменьшаться на 0,89%, а в верхнем минеральном горизонте — на 0,67%.
Ключевые слова: Байкальский регион, горные почвы, трансект-катена, 513С, 515N, профильное распределение, температура.
Введение
В течение последних десятилетий анализ стабильных изотопов углерода и азота внес существенный вклад в понимание почвенно-экологических процессов. Соотношение стабильных изотопов широко используют в палеоэкологических исследованиях для реконструкции растительности и климата прошлого, а также в качестве индикаторов движения вещества и энергии в биосфере [15].
Большинство природных вариаций изотопного состава углерода, наблюдаемых в природе, являются результатом фиксации атмосферного СО2 при фотосинтезе. Наземная растительность может быть разделена на три основные фотосинтетические группы: СЗ-растения с фотосинтезом по циклу Кальвина, менее распространенные С4-растения с фотосинтезом по циклу Хэтча-Слэка и растения суккуленты, кактусы, относящиеся по типу фотосинтеза к САМ. В умеренных широтах Северного полушария преобладающая часть наземной растительности — деревья, кустарники и травы используют цикл Кальвина. Диапазон изотопного состава углерода (613С) у этих растений варьирует в пределах от -22 до 32%о, в среднем -27%. Как известно, изотопный состав растительного материала является определяющим
параметром изотопного состава почвенных резервуаров углерода. Деструкция биохимических компонентов растительной ткани, активность микробиологической деятельности приводят к некоторым изменениям изотопного состава углерода почв. Поэтому органическое вещество почв несколько обогащено изотопом 13С по сравнению с поступающей растительной массой.
Намного сильнее выражены изменения изотопного состава азота в почвах, так как 14М и 15М существенно фракционируются во всех процессах азотного цикла [18]. Относительная аккумуляция в почве б1^ связана с тем, что микробная трансформация органического вещества сопровождается преимущественной потерей легкого изотопа азота. Диапазон варьирования б1^ составляет от -1 до 16%, а средняя величина равняется 6,1%. Изотопный состав N в почвах можно рассматривать в качестве показателя активности процессов азотного цикла [5, 21].
Несмотря на большой вклад многих ученых в исследования изотопов углерода и азота в почвах и растениях, на данный момент примеры изучения состава стабильных изотопов органического вещества почв Сибири, в частности Байкальского региона, редки [1, 2, 6, 12, 13].
Специфичность почвообразования и организация почвенного покрова горных территорий Байкальского региона обусловлены действием вы-сотно-поясного механизма их дифференциации, пестротой почвообразующих пород, а также влиянием микроклиматических особенностей оз. Байкал. Западный макросклон Баргузинского хребта, характеризующийся труднодоступностью и относительной нетронутостью, может послужить модельной территорией для изучения активности процессов углеродного и азотного циклов в почвах. Он находится на территории старейшего в России государственного природного биосферного заповедника «Баргузинский», который входит в состав объектов Всемирного природного наследия ЮНЕСКО. Территория характеризуется сочетанием разнообразных и контрастных геосистем с сохранившимися многочисленными реликтовыми и эндемичными компонентами [4].
Цель работы — изучить изотопный состав углерода и азота почв в градиенте высотной поясности Баргузинского хребта и оценить их взаимосвязь с высотными и климатическими факторами.
Материалы и методы
Объектом исследований послужили почвы западного макросклона Баргузинского хребта в пределах бассейна р. Давша, расположенного в центральной части Баргузинского заповедника.
В геологическом отношении территория района исследования относится к обширному Ангаро-Ви-тимскому батолиту, в котором выделяются более десятка интрузивных комплексов протерозойского возраста с широким распространением гранитов различного состава [8].
Климат района имеет ряд специфических черт, обусловленных местоположением территории, горными сооружениями и воздействием оз. Байкал: смягчение континентальности, более продолжительная осень, повышенное увлажнение высоко-поднятых участков, эффект охлаждающего влияния водной массы Байкала на побережье в летний период и отепляющий в зимний, придающий западным склонам Баргузинского хребта океанические черты [10]. Среднегодовая температура воздуха на высотах 460-1700 м н.у.м. западного макросклона Баргузинского хребта составляет -3,1.. .-6,4°С, средняя температура июля — +12,1.. .+14,2°С, января — -23,5...-23,9°С, количество атмосферных осадков составляет 408-538 мм по данным ШзгЫСНт 2.0 за период 1970-2000 гг. (http://worldclim.org).
Для западного макросклона Баргузинского хребта характерна высотно-поясная структура. Побережье Байкала окаймляется нешироким поясом байкальских террас (прибрежно-равнинный пояс, 460-600 м н.у.м.), в котором преобладают лиственничные леса, встречаются участки кедрачей, сосняков, березняков, а местами — моховые болота и
луга. Нижнюю и среднюю часть склонов хребта занимают горно-таежные леса (горно-таежный пояс, 600-1250 м н.у.м.). Верхнюю границу леса образуют парковые березняки, пихтачи и ельники подголь-цово-субальпийского пояса (1200-1400 м н.у.м.) с мощно развитым высокотравьем и кустарниковыми зарослями. Около 32% территории заповедника занимает высокогорный гольцово-альпийский пояс (1400-2800 м н.у.м.). Большая часть этого пояса покрыта высокогорными альпийскими лугами, почти непроходимыми зарослями кедрового стланика и ерниками (кустарниковыми березняками и ивняками). Значительные площади занимают скалы и голые каменистые россыпи [9].
Проведенные маршрутные исследования, основанные на методе трансект-катены, затрагивают весь спектр высотно-поясных комплексов западного макросклона хребта от водораздельной части отрогов до прибрежно-равнинной территории. Метод трансект-катены, предложенный М.Т. Устиновым, базируется на бассейновом принципе исследования природных процессов и является площадной «геометрической формой» растительного и почвенного покрова, сочетаясь с геохимической сопряженностью геосистем [11]. Протяженность трансект-катены составляет 43 км. Почвенные разрезы закладывались в градиенте высот от 500 до 1700 м н.у.м. Параллельно с каждым подъемом высоты на 100 м н.у.м. отбирались пробы лесной подстилки (О) и 5-см слоя верхнего минерального горизонта (А). Для определения влияния климата на изотопный состав углерода и азота нами была использована среднегодовая температура из WorldClim 2.0 с пространственным разрешением 30" [17]. Диагностика почв проводилась в соответствии c Классификацией почв России [3] и Мировой реферативной базой почвенных ресурсов [19]. Образцы почв высушивались на открытом воздухе и просеивались через сито диаметром 2 мм после удаления корней и затем хранились в пластиковых пакетах.
При изучении химических и физико-химических свойств почв были использованы общепринятые методы анализа по Е.В. Аринушкиной. Гранулометрический состав определялся лазерно-дифракционным методом на анализаторе размера частиц Analysette-22 (Fritsch, Германия).
Общий углерод, азот и их стабильные изотопы определены в Университете имени Мартина Лютера г. Галле-Виттенберг (Германия). Углерод и азот измерялись на элементном анализаторе Vario EL (Elementar, Hanau), изотопный состав углерода и азота — элементном анализаторе Fisions 1108, соединенном с масс-спектрометром Delta-S (IRMS) с интерфейсом Conow III (Thermo193 Finnigan MAT, Bremen). Погрешность при анализе изотопов С составила 0,2%о, а для азота — 0,3%о. Изотопный состав углерода и азота выражен в тысячных долях
Рис. 1. Макросклон Баргузинского хребта с изотопным составом углерода и азота в различных генетических горизонтах
Таблица 1
Некоторые свойства почв трансект-катены
Высотный пояс Тип почвы Горизонт, глубина, см С, % N % С^ рН водн. Физическая глина, %
Оао 0-6 11,43 0,89 13 - -
Прибрежно- AY 6-12 4,12 0,32 13 5,0 29,6
равнинный Дерново-подбур ВБ1 12-26 1,71 0,13 13 5,3 27,3
(460-600 м н.у.м.) ВБ226-52 0,66 0,06 11 5,7 15,1
С 52-70 0,23 0,02 11 6,1 13,7
Оао 0-6 54,34 1,66 33 - -
Горно-таежный Бурозем грубо- AY 6-11 4,12 0,32 13 5,0 39,4
(600-1250 м н.у.м.) гумусированный ВМ 11-48 1,50 0,12 13 5,1 41,8
С 48-60 0,45 0,04 11 5,2 13,2
Подгольцово-субальпийский (1200-1400 м н.у.м.) Подбур грубо-гумусированный О 0-5 ВНБ 5-38 С 38-60 20,85 2,63 1,02 0,85 0,13 0,05 25 21 19 5.0 5.1 36,7 28,5
Литозем грубогумусовый АО 0-5 ВС 5-21 М 21-30 51,43 5,10 1,28 0,34 40 15 5,1 5,1 25,8 35,5
Гольцово-альпийский (1400-2800 м н.у.м.) Перегнойно-темногумусовая О 0-2 АН 2-16 С 16-28 44,00 5,44 1,69 0,34 26 16 5,2 5,4 24,0 16,0
О 0-3 44,26 1,90 23 - -
Подбур грубо-гумусированный АО 3-6 ВНБ1 6-22 ВНБ2 22-40 3,34 1,79 2,18 0,20 0,11 0,10 17 17 21 5.0 5.1 5 25,6 16,0 11,8
CD 40-60 1,70 0,08 22 5,2 13,5
отклонения от международного стандарта (§13С и §15N %о) и рассчитан по уравнению:
5 (%) = №образец/^тандарт - 1) X 1000,
где R — изотопные отношения 15N/14N или 13C/12C. В качестве международных стандартов использованы N2 атмосферы и PDB.
Результаты
Генетическая принадлежность почв обусловлена их формированием в разных высотных поясах макросклона (рис. 1). Почвенные разрезы, заложенные вдоль трансекта, отличаются по строению и мощности горизонтов. Прибрежно-равнинный пояс занят почвами альфегумусового отдела — дерново-подбурами (Entic Podzols). Они являются господствующим типом почв южной тайги и формируются под сосновыми и сосново-лиственничными лесами. Морфологический профиль этих почв состоит из маломощного серогумусового горизонта, иллювиального горизонта(-ов) буровато-желтой окраски, залегающего на песчаных отложениях. Дерново-подбуры имеют кислую реакцию среды, с глубиной переходящую в слабокислую. В верхних горизонтах гранулометрический состав легкосуглинистый, а в нижних — супесчаный (табл. 1).
Дерново-подбуры контактируют с буроземами (Haplic Cambisols), которые преимущественно распространены в горно-таежном поясе. В морфологическом строении под лесной подстилкой и серогумусовым горизонтом формируется метаморфический горизонт с хорошо оформленной комковато-творожистой структурой, залегающей на элювии коренных пород. Они характеризуются кислой реакцией среды, а по гранулометрическому составу это самые тяжелые почвы катены. В метаморфическом горизонте содержание физической глины составляет 42%.
В подгольцово-субальпийском поясе доминирующую позицию занимают подбуры (Haplic Cryosols). Недостаточная теплообеспеченность, низкая биологическая активность и высокая увлажненность приводят к формированию в их профиле грубогумусовой подстилки и отсутствию гумусового горизонта. Генетической особенностью этих почв является залегание подстилки на иллювиальном горизонте, сменяющемся хрящевато-щебнистым элювием коренных пород. Они имеют кислую реакцию среды и легко-среднесуглинистый гранулометрический состав.
Выше 1400 м занимает высокогорный гольцо-во-альпийский пояс, где формируются литоземы (Dystric Leptosols), а в пределах высот 1400-1650 м — перегнойно-темногумусовые почвы (Leptic Umbrisols). Литоземы, имеющие маломощный и слабодифференцированный профиль, отличаются непрочной комковатой структурой с большим количеством включений хряща и щебня. На уровне
1500 м в пределах исследованной трансект-катены в бассейне р. Давша проходит видимая граница тайги и горной тундры. С высоты 1600 м наиболее благоприятные условия создаются для развития пере-гнойно-темногумусовых почв в троговых долинах. Зона альпийских лугов получила широкое развитие на Баргузинском хребте за счет влияния Байкала и перехвата хребтом влагонесущих воздушных масс западного переноса. Интенсивное накопление снега, относительно постоянный режим умеренного поверхностного увлажнения за счет медленно тающих снежников, последующее бурное развитие растительности с обилием поступающей органики обусловливают формирование относительно мощного задернованного гумусового горизонта. Он имеет темно-серую окраску до черной, зернисто-ком-коватую структуру и обильно пронизан корнями растений. Подстилают почву песчано-щебнистые породы.
Верхний элемент трансект-катены представлен подбурами (НарНс Сгуозок), формирующимися под лишайниково-стланниковой тундровой растительностью. Эти почвы занимают выположенные вершины отрогов хребта. В отличие от подбуров, занимающих подгольцово-субальпийский пояс под пихтовыми зеленомошными лесами, в тундровых подбурах выражена желтовато-охристая окраска, бесструктурность и высокая каменистость. Для почв высокогорного гольцово-альпийского пояса характерна кислая реакция среды, среднесуглини-стый гранулометрический состав, с глубиной переходящий в супесчаный.
Содержание общего углерода в органогенных горизонтах исследуемых почв закономерно высокое — до 54,34%, что определяется накоплением слаборазложившейся органики на минеральной поверхности в условиях высокой влажности, недостаточного количества тепла и низкой активности микрофлоры. Можно отметить меньшее его количество в органогенных горизонтах дерново-подбуров и подбуров. Характер распределения общего углерода во всех почвах регрессивно-аккумулятивный, за исключением подбура грубогумусированного. Общее содержание азота имеет схожие закономерности в распределении по высотному и профильному градиентам. Обогащенность органического вещества азотом как органических, так и минеральных горизонтов низкая или очень низкая и колеблется в широких пределах — 11-40. Распределение азота по профилю имеет резко убывающий характер. Выявить какие-либо определенные закономерности в распределении общего С и N по высотному градиенту нам не удалось.
Полученные значения 613С, от -28,45 до 22,10%о, свидетельствуют о формировании органического вещества исследуемых почв при преобладании в растительных сообществах растений с СЗ-типом фотосинтеза. В горизонтах подстилки наблюдаются
Рис. 2. Содержание Собщ, соотношение С/М и изотопный состав углерода и азота
в почвах трансект-катены
отрицательные значения 615М что является вполне закономерным явлением для лесных почв. С глубиной содержание тяжелых изотопов углерода и азота увеличивается.
Результаты по содержанию углерода, азота и их изотопного состава в горизонтах О и А на высотах от 460 м до 1700 м н.у.м. через каждые 100 м н.у.м. вдоль трансект-катены представлены на рис. 2.
Обсуждение
В условиях горного рельефа специфика факторов и условий почвообразования (особенности почвообразующих пород, гидротермических и ле-сорастительных условий) обусловливают различное проявление и сочетание элементарных почвообразовательных процессов, которые приводят к формированию определенного типа почв. В нижней части трансекта преобладают дерново-подбуры, буроземы, тогда как на больших высотах встречаются литоземы, почвы перегнойно-темногумусовые и подбуры грубогумусовые. Для почв исследованной территории характерны такие общие черты, как грубогумусность, небольшая мощность почвенного профиля, кислая реакция среды, слабая минерализация и замедленные темпы разложения органического вещества, регрессионно-аккумулятивный характер распределения общего углерода и азота по профилю, низкая или очень низкая обогащенность органического вещества азотом.
Состав стабильных изотопов в горизонтах подстилки и почв демонстрирует некоторую вариабельность в зависимости от высотной поясности. Значения 613С в горизонтах лесной подстилки (О) всегда более отрицательные, чем в минеральных (А) (рис. 2), что свидетельствует об увеличении изотопных признаков при разложении подстилки. Результаты изотопного анализа показали, что наиболее отрицательные значения 613С выявлены в горизонтах О (в среднем -28,4%) и А (в среднем -26,7%) на высотах от 460 до 600 м. Минимальное содержание изотопа 13С ниже 600 м возможно связано с частой температурной инверсией, вызывающей туман и повышенную влажность вблизи озера Байкал, как это было на хребте Хамар-Дабан [14].
В пределах высот от 600 м до 1200 м н.у.м. при среднегодовой температуре -4,6оС, изотопный состав углерода утяжеляется, и в среднем 613С составляет -27,5% для горизонта О и -25,8% для горизонта А. На высоте 800 м и в органическом, и в минеральных горизонтах 613С несколько уменьшается и составляет -29,1% и -27,0% соответственно. Облегчение изотопного состава может быть связано с привносом свежего растительного материала или с биотурбацией. Выше 1300 м н.у.м., при максимально низких среднегодовых температурах -6,4оС, содержание 13С вновь, но слабо возрастает, составляя в горизонте А -24,0%.
В горизонтах О и А наблюдается высокая линейная отрицательная взаимосвязь среднегодовой температуры воздуха со значениями 613С, а со значениями б1^ — отсутствует. Полученные регрессионные модели объясняют 71% изменчивости значений б13С в подстилке и 50% — в горизонте А (табл. 2). При снижении среднегодовой температуры воздуха на 1°С значения б13С в горизонте О будут уменьшаться на 0,89%, а в горизонте А - на 0,67%.
Значения б1^ в подстилке по всему тран-секту отрицательные, то есть содержание было меньше, чем в атмосферном воздухе. Объясняется эта закономерность тем, что многие растения лесов умеренного пояса, а также тундровых экосистем характеризуются отрицательными значениями б15^ Некоторые растения нижнего яруса лесных экосистем, такие как мхи и лишайники в симбиозе с грибами и сине-зелеными водорослями [8], могут фиксировать атмосферный азот.
Изотопы азота в горизонтах О и А относительно дифференцированно распределены по всему трансекту, с высотой б1^ уменьшается на 2,77 и 0,77% соответственно. Положительные значения б1^ в горизонтах А, с относительно стабильными показателями, характерны для высот от 1400 м до 1600 м н.у.м., где проходит видимая граница тайги и горной тундры. На этих же высотах в горизонтах О значения б1^ имеют схожие данные с азотом атмосферы. В прибрежной полосе содержание стабильного изотопа азота выше (б1^ = 6,34%), соотношение СЖ узкое, цикл азота гораздо менее замкнутый. Аналогичные данные были получены для южных и северных склонов гор Килиманджаро (Танзания) [22] и Бали (Эфиопия) [20], где установлено, что на более низких высотах цикл N открытый, поскольку для данных территорий характерны более высокие температуры, чем в высотных поясах.
В почвенных профилях исследуемой территории выявлено постепенное утяжеление изотопного состава углерода и азота от подстилки к минеральным горизонтам (рис. 1). Утяжеление изотопного состава с глубиной связано с фракционированием изотопов в процессе биохимической трансформации органических и минеральных соединений азота [7, 16]. Наиболее отрицательные значения б13С — от -27,00 до -23,15% — в профиле имеет дерново-подбур по сравнению с буроземами — от -25,87 до
-23,81%. В профиле подбура гольцово-альпийского пояса изотопный состав углерода на глубине имеет схожее значение б13С--22,45%.
Значения б1^ глубже гумусового горизонта достаточно стабильны во всех профилях. В подстилках от дерно-подбуров до подбуров грубогу-мусированных значения б1^ отрицательные, что указывает на низкую активность азотного цикла при понижении температуры с высотой. Обращает внимание, что такое уменьшение не очевидно в гумусовых горизонтах, которые могут поставлять достаточное количество доступного азота растениям. В профиле дерново-подбуров, буроземов и подбуров б1^ в гумусовом горизонте составляет 10,04, 8,03 и 8,77% соответственно.
Заключение
Для западного макросклона Баргузинского хребта характерна высотно-поясная структура. В нижней части трансект-катены преобладают дерново-подбуры, буроземы, тогда как на высотах встречаются литоземы, почвы перегнойно-темногу-мусовые и подбуры грубогумусовые. Для почв исследованной территории характерны такие общие черты, как грубогумусность, небольшая мощность почвенного профиля, кислая реакция среды, слабая минерализация и замедленные темпы разложения органического вещества.
Сложившиеся климатические условия на Баргу-зинском хребте: высокая влажность, недостаточное количество тепла и низкая активность микрофлоры обусловливают широкую вариабельность изотопного состава углерода. Значения б13С варьируют от -28,45 до 22,10%. С увеличением высоты значения б13С в гумусовых горизонтах увеличиваются от -26,82 (500 м н.у.м.) до -22,66% (1700 м н.у.м.), возможно, из-за снижения парциального давления атмосферного СО2. В отличие от б13С, значения б1^ в гумусовых горизонтах почвенных профилей уменьшаются с 10,04% на высоте 500 м н.у.м. до 8,77% на высоте 1700 м н.у.м., указывая на то, что при более низких среднегодовых температурах воздуха цикл азота более замкнутый.
Таким образом, изотопный статус почвенного органического вещества различных типов почв Баргузинского хребта обусловлен влиянием растительности и температуры воздуха, изменяющихся по высотному градиенту в условиях климатообра-зующего эффекта озера Байкал.
Информация о финансировании работы
Работа выполнена в рамках государственного проекта ИОЭБ СО РАН № № 121030100228-4.
Благодарность
Авторы выражают благодарность Программе Германской службы академических обменов (ДААД) за поддержку Д.Б. Андреевой.
Таблица 2
Регрессионные модели зависимости изотопного состава углерода от температуры воздуха (Т)
Показатель Горизонт Уравнение R2 F p value
б13С О б13С = -31,794-0,8922-Т 0,71 28,842 0,0002
А б13С = -29,3797-0,667-Т 0,50 12,086 0,0046
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Голубцов В.А. Состав стабильных изотопов углерода органического вещества позднеплейстоценовых и голоценовых почв Байкальского региона // Почвоведение. 2020. № 6.
2. Голубцов В.А., Вантеева Ю.В., Воропай Н.Н. Влияние влагообеспеченности на состав стабильных изотопов углерода органического вещества почв Байкальского региона // Почвоведение. 2021. № 10.
3. Классификация и диагностика почв. Смоленск, 2004.
4. Кузавкова З.О. Пространственная организация геосистем западного макросклона Баргузинского хребта: Автореф. дис. ... канд. геогр. наук. Иркутск, 2019.
5. Макаров М.И. Изотопный состав азота в почвах и растениях: использование в экологических исследованиях (обзор) // Почвоведение. 2009. № 12.
6. Меняйло О.В., Хангейт Б.А. Стабильные изотопы углерода и азота в лесных почвах Сибири // Доклады Академии наук. 2006. Т. 408, № 5.
7. Моргун Е.Г., Ковда И.В., Рысков Я.Г. и др. Возможности и проблемы использования методов геохимии стабильных изотопов углерода в почвенных исследованиях (обзор литературы) // Почвоведение. 2008. № 3.
8. Никитин А.В., Ненахов В.М. Проблемы геологии Ангаро-Витимского батолита // Вестн. Самарского гос. ун-та. Сер. Геология. 2002. № 2.
9. Результаты долговременного мониторинга природных комплексов Северо-Восточного Прибайкалья / А.А. Ананин, Т.Л. Ананина, Е.М. Черникин и др. Улан-Удэ, 2002. (Труды государственного природного биосферного заповедника «Баргузинский»; вып. 8).
10. Тюлина Л.И. Влажный Прибайкальский тип поясности растительности. Новосибирск, 1976.
11. УстиновМ.Т. Катенография и эколого-мелиора-тивная оценка почвенного покрова методом трансект-катен // Сибирский экологический журн. 2001. Т. 6, № 3.
12. Цыбенов Ю.Б., Чимитдоржиева Т.Д., Егорова Р.А. и др. Запасы органического углерода и его изотопный состав в криоморфных квазиглеевых черноземах Забайкалья // Почвоведение. 2016. № 1.
13. Andreeva D., Leiber K., Glaser B. et al. Genesis and properties of black soils in Buryatia, southeastern Siberia, Russia // Quaternary Int. 2011. Vol. 243.
14. Andreeva D., Zech M., Glaser B. et al. Stable isotope (513C, 515N, 518O) record of soils in Buryatia, southern Siberia: Implications for biogeochemical and paleoclimatic interpretations // Quaternary Int. 2013. Vol. 290-291.
15. Boutton T. W. Stable carbon isotope ratios of soil organic matter and their use as indicators of vegetation and climate change. Mass spectrometry of soils. N.Y., T. XIII.
16. Ehleringer J.R., Buchmann N., FlanaganL.B. Carbon isotope ratios in belowground carbon cycle processes // Ecol. Appl. 2000. Vol. 10, № 2.
17. Fick S.E., Hijmans R.J. WorldClim 2: new 1-km spatial resolution climate surfaces for global land areas // International Journal of Climatology. 2017. Vol. 37.
18. Hogberg P. 15N natural abundance in soil-plant systems // New Phytol. 1997. Vol. 137.
19. IUSS Working Group WRB. 2015. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015 International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports. № 106. FAO, Rome. https://www.fao.org/3/i3794en/I3794en.pdf
20. Mekonnen B., Zech W., Glaser B. et al. Chemotaxo-nomic patterns of vegetation and soils along altitudinal transects of the Bale Mountains, Ethiopia, and implications for paleovegetation reconstructions - Part 1: stable isotopes and sugar biomarkers // E&G Quaternary Sci. J. 2019. Vol. 68.
21. Robinson D. 515N as an integrator of the nitrogen cycle // Trends Ecol. Evol. 2001. Vol. 16.
22. Zech M., Bimuller C., Hemp A. et al. Human and climate impact on 15N natural abundance of plants and soils in high-mountain ecosystems: A short review and two examples from the Eastern Pamirs and Mt. Kilimanjaro, Isotopes Environ // Health Stud. 2011. № 47.
Поступила в редакцию 28.04.2022 После доработки 08.08.2022 Принята к публикации 08.09.2022
VARIATION OF STABLE CARBON AND NITROGEN ISOTOPES IN SOILS ALONG AN ALTITUDINAL TRANSECT OF THE BARGUZINSKY RIDGE, EASTERN BAIKALIA, RUSSIA
D. B. Andreeva, L. D. Balsanova, I. N. Lavrent'eva,
B. N. Gonchikov, V. Ts. Tsybikdorzhiev, B. Glaser, W. Zech
The soils along the west exposed slopes of the Barguzinsky Range show a clear altitudinal zonality. In lower slope position Podzols and Cambisols dominate, whereas higher altitudes are characterized by Leptosols, Umbrisols and Cryosols. Typical features of these soils are shallowness, thick litter layers, and low pH values. With increasing soil depth Corg and N decrease, also the C/N ratios, which are relatively high. Bulk S13C values vary between -28,45 to -22,10%o, generally increasing with soil depth, and indicating C3 vegetation. With increasing altitude S13C values of the uppermost mineral horizons increase from -26,82 (500 m asl) to -22,66% (1700 m asl), most likely due to the reduce in the average annual air temperature. In contrast to S13C, S15N values of the uppermost mineral layer decrease from 10,04% in 500 m asl to 8,77% in 1700 m asl indicating that with lower mean annual air temperatures the N cycles are more closed. The relationship between MAT and S13C values allows the conclusion that with a decrease by 1°C, the values of S13C in the litter will decrease by 0,89%, and in the mineral horizon by 0,67.
Key words: Baikal region, mountain soils, catena-transect, S13C, S15N, profile distribution, temperature.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Андреева Дарима Бальжинимаевна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр.
лаб. биохимии почв Института общей и экспериментальной биологии СО РАН,
е-шай: darima.andreeva@gmail.com
Балсанова Лариса Даниловна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр.
лаб. географии и экологии почв Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, е-mail: balsanova@mail.ru
Лаврентьева Ирина Николаевна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. биогеохимии и экспериментальной агрохимии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, е-mail: lira1973@mail.ru
Гончиков Бато-Мунко Николаевич, канд. биол. наук, науч. сотр. лаб. географии и экологии почв Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, е-mail: batomunk74@mail.ru
Цыбикдоржиев Цырендондок Цыренович, канд. биол. наук, е-mail: batomunk74@mail.ru
Глазер Бруно, проф. зав лаб. биогеохимии почв Института агрономии и естественных наук Университета Галле-Виттенберг, Германия, е-mail: bruno.glaser@landw.uni-halle.de
Цех Вольфганг, проф. Института почвоведения и географии почв Университета Байройт, Германия, е-mail: w.zech@uni-bayreuth.de
