Permafrost regime affects the nutritional status and productivity of larches in Central Siberia

Abstract

Вечная мерзлота оказывает сильное влияние на развитие лесов благодаря доступности питательных веществ. Основные вопросы этого исследования касались влияния условий площадки на концентрацию макроэлементов в массе и стабильную изотопную (13C и 15N) динамику в течение вегетационного периода, а также стехиометрию питательных веществ и эффективность резорбции в листве двух общих видов лиственницы в Сибири. Концентрация личинок, выращенных на многолетнемерзлых почвах лиственных пород (N, P и K), была чрезвычайно высокой в юных иглах по сравнению с концентрациями в зоне без вечной мерзлоты, но была в 2 раза ниже с созреванием игл. В пределах вечной мерзлоты деревья с участков с более теплым и более глубоким почвенным активным слоем имели концентрацию питательных веществ на 15-60% и более высокую 15N в их иглах по сравнению с более слабыми, более холодными почвами. Лиственница без вечной мерзлоты демонстрировала обогащение листвой в 15N (от +1,4 до +2,4 ‰) по сравнению с вечной мерзлотой (от -2,0 до -6,9 ‰). Сезонная динамика листьев d13C, как правило, снижалась с июня по август на всех участках, положительно коррелируя с массовыми концентрациями N (r = 0,69, p <0,05) и отрицательно с отношением C: N (r = -0,79, p <0,05) , При старении концентрация питательных веществ в иглах лиственницы значительно уменьшилась на 60-90%. Эта сильная способность лиственницы сохранять питательные вещества посредством резорбции является важным механизмом, который поддерживает рост деревьев в начале вегетационного периода, когда почва остается замороженной. Высокая резорбтивная эффективность, обнаруженная для K и P для лиственниц, установленных на вечной мерзлоте, указывает на ограничение питательных веществ роста деревьев в Центрально-Сибирском плато не только по N, как сообщалось ранее, но и по P и K. Наряду с увеличением биомассы (до 50 раз ), более высокие концентрации питательных веществ и обогащение листьев 15N в более теплых местах указывают на сильную реакцию производительности лиственницы на углубление активного слоя почвы.