Impact of biochar on functional activity dynamics of microbial communities in boreal soils | Динамика функциональной активности микробных сообществ бореальных почв под влиянием биоугля

English. Biochar is the pyrolysis product of various high carbon organic materials. The research purpose was to study the effects of wood biochar on basal respiration, microbial biomass carbon, and the microbiological quotients of boreal soils of various textures. The studies were conducted in the middle taiga subzone of Karelia. The sites were laid out in 2018 and 2019 on arable land plots with soils of different textures and normal moisture. The coarse soil texture was represented by the loamy sand Umbric Podzol on lake sands (UP). The fine soil texture was represented by the clay loam Umbric Retisol on loamy moraine (UR). Birch biochar produced according the Russian State Standard GOST 7657-84, grade A, at a rate of 1.5 kg/m2 (15 t/ha) was applied once and dug manually to a depth of 20-25 cm. No additional fertilizers were used. Potatoes were grown in the first year, and green manure was grown in the second year. Basal respiration was less dependent on weather conditions than microbial biomass carbon and related quotients, the magnitude of which was also influenced by organic residue supply. The application of biochar has different effects on these soils. Despite the stable and reliable increase in the total organic carbon of both soils (up to 20%), when BC was added to UR, the BR, Cmic., and microbial quotients tended to significantly decrease, reflecting the lack of substrates available for microorganisms. At the same time, the qCO2 and QR indicators decreased slightly but non significantly. There was an increase in BR and Cmic. in UP, apparently reflecting a surge in K-strategist activity during the mineralization of hard-to-reach biochar compounds. The addition of biochar did not affect the microbial quotient of UP. At the same time, a decrease in the metabolic and microbial respiration quotients indicated that more favorable environmental conditions were being developed for microorganisms.

Russian. Биоуголь - продукт пиролиза различных органических материалов с высоким содержанием углерода. Цель работы - изучение влияния древесного биоугля на базальное дыхание, содержание углерода микробной биомассы и микробиологические коэффициенты бореальных почв различного гранулометрического состава. Исследования проводили в среднетаежной подзоне Карелии. Площадки заложены в 2018 и 2019 гг. на участках пашни с разными по гранулометрическому составу почвами и нормальным увлажнением. Почва легкого гранулометрического состава была представлена агроземом альфегумусовым иллювиально-железистым супесчаным на озерных песках (АА), почва тяжелого гранулометрического состава - агроземом текстурно-дифференцированным типичным среднесуглинистым на морене суглинистой (АТ). Использовали уголь древесный (ГОСТ 7657-84), марка А (Россия) в дозе 1,5 кг/м2 (15 т/га). Уголь вносили 1-кратно и перекапывали вручную на глубину 20-25 см, дополнительные удобрения не применяли. В первый год исследования на участках выращивали картофель, во второй год - сидераты. Базальное дыхание меньше зависело от погодных условий по сравнению с углеродом микробной биомассы и связанных с ним коэффициентов, на величину которых, по-видимому, также влияло поступление органических остатков. Внесение биоугля оказывало разнонаправленное влияние на эти почвы. Несмотря на стабильное и достоверное повышение содержания общего органического углерода в обеих почвах до 20%, показатели БД и Смик. при внесении биоугля в АТ имели тенденцию к снижению, также достоверно снижалась доля Смик. в составе Сорг., что указывало на недостаток доступного для микроорганизмов субстрата. При этом показатели qCO2 и QR снижались незначительно и недостоверно. В АА происходило увеличение БД и Смик., что, по-видимому, свидетельствовало о всплеске активности K-стратегов при минерализации труднодоступных соединений биоугля. Добавление биоугля не влияло на Смик. в Сорг. почвы в АА. При этом происходило уменьшение qCO2 и QR.