Одновременное внесение с удобрениями в почву азота и глюкозы может увеличить выделение углекислого газа в атмосферу более чем в десять раз, установили исследователи из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» (КНЦ СО РАН), 6 июля сообщает пресс-служба КНЦ.

Результаты исследования ученые представили в статье «Влияние внесения минерального азота и глюкозы на температурную чувствительность (Q₁₀) минерализации органического вещества почвы», опубликованной в журнале Ecology of soil microorganisms.

Скорость переработки органических веществ почвы в минеральные элементы содержащимися там микроорганизмами зависит от температуры — ее повышение ускоряет переработку, увеличивая количество питательных элементов, высвобождаемых из органических соединений. Однако скорость разложения при повышении температуры в различных почвах изменяется неодинаково.

Показателем эффективности такого превращения служит температурная чувствительность почвы.

Одновременно с разложением почвенного органического вещества происходит выделение углекислого газа — именно почвы являются его основным источником в атмосфере, и температурная чувствительность определяет, как глобальное потепление влияет на способность почвы накапливать углерод — стабилизирует его при разложении или высвобождает в атмосферу, ускоряя тем самым изменение климата.

Азотные удобрения, вносимые в почву, и наличие легкодоступного почвенным микроорганизмам углерода оказывают значительное влияние на процесс разложения почвенного органического вещества и выделение углекислого газа в атмосферу. Оценку этого влияния произвели по результатам лабораторного эксперимента ученые КНЦ СО РАН.

Они исследовали образцы серой лесной и дерново-подзолистой почвы, взятые с разной глубины в двух экосистемах — на лесной поляне и в сосновом лесу. Эксперимент показал, что скорость разложения в верхнем слое почвы лесной поляны выше, чем в сосновом лесу, что доказывает большую активность микроорганизмов в почвах поляны.

Нижние слои почв двух экосистем показали одинаковую скорость разложения органического вещества, но их температурная чувствительность значительно увеличивалась с глубиной.

При этом влияние глубины почвы на температурную чувствительность оказалось сильнее, чем влияние типа экосистемы и введенного азота или углерода. При внесении азота количество выделяемого углерода существенно не изменилось, но в верхних слоях почвы обеих экосистем, богатых доступным органическим веществом, это повышало температурную чувствительность разложения.

Обратную картину дало внесение глюкозы — температурная чувствительность в нижних слоях почв в обеих экосистемах снижалась, при том что недостаток там легкоразлагаемого субстрата обычно приводит к повышенным ее значениям.

Однако одновременное добавление глюкозы и азота увеличило скорость выделения углерода из образцов. В зависимости от типа экосистемы и глубины почвенного горизонта она возросла на 304–1176%. Это было связано с ростом биомассы микроорганизмов из-за увеличения питательных веществ.

Такой результат свидетельствует, что большее поступление углерода в почву, например, из-за увеличения выделения его корнями растений при повышенном содержании углекислого газа в атмосфере, рост микробной биомассы и количество выделяемого углерода из почв будет зависеть от поступления азота извне.

Научный сотрудник Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН кандидат биологических наук Анастасия Матвиенко рассказала о значении проведенного эксперимента:

«Поскольку мы изучали две контрастные экосистемы и обнаружили одинаковые закономерности, можно предположить, что они носят общий характер и будут проявляться и в других почвах. Лабораторные инкубационные эксперименты, конечно, не заменяют полевых исследований, но данные, полученные в строго контролируемых условиях, помогают выявить влияние отдельных факторов на температурную чувствительность, что необходимо для моделирования процессов углеродного цикла».