Динамика микроорганизмов и круговорот углерода и азота после повторного увлажнения почв под двумя видами растений полузасушливой зоны

Эпизодические летние осадки в полузасушливых экосистемах могут обеспечить достаточное увлажнение почвы, резко увеличивая выделение CO₂ и скорость круговорота азота в почве. Однако выраженность этих всплесков углерода и азота сильно варьирует, а факторы, регулирующие их, изучены недостаточно. Мы исследовали изменения почвенного дыхания, численности бактерий, грибов и представителей микрофауны, а также валовых скоростей минерализации азота, нитрификации и иммобилизации NH₄⁺ и NO₃⁻ в течение 10 дней после увлажнения сухих почв, отобранных в зарослях полыни трёхзубчатой (Artemisia tridentata) и костра кровельного (Bromus tectorum) в центральной части штата Юта. В течение первых 17 ч после увлажнения продукция CO₂ увеличилась более чем в 10 раз. Пул лабильного органического углерода, высвобожденный при увлажнении, почти полностью минерализовался в течение 2–3 дней и был почти в 3 раза больше в почве под полынью, чем в почве под костром. Несмотря на большие пулы лабильного углерода под полынью, численность микроорганизмов и представителей микрофауны в двух типах почвы была почти одинаковой. Рост бактерий и грибов совпадал с истощением пула лабильного углерода; в обеих почвах их численность достигала максимума через 2 дня после увлажнения. Численность простейших, биомасса которых была почти в 3000 раз меньше биомассы бактерий и грибов, достигала максимума через 2–4 дня. Валовые скорости минерализации азота и нитрификации были выше в почве под костром, чем в почве под полынью, что приводило к большему накоплению нитратов в почве под костром. Потребление бактерий и грибов простейшими и нематодами не объясняло ни временную динамику скоростей минерализации азота, ни различия между типами почвы. Однако модель материального баланса показала, что первоначальный всплеск азота был связан с разложением микробных субстратов, богатых азотом (C:N <8,3), а к 7-му дню инкубации микроорганизмы переключались на субстраты с более низким содержанием азота (C:N = 15–25). Согласно модели, органическое вещество в почве под костром имело более низкое соотношение C:N, чем в почве под полынью, что способствовало более быстрому круговороту азота и его большей доступности. Полученные данные свидетельствуют о том, что высокая доступность азота, часто наблюдаемая после увлажнения почв под костром, обусловлена поступлением от костра субстратов, характеризующихся высокой разлагаемостью и высоким содержанием азота.