Ученые выяснили, что техносоли — искусственные почвенные смеси, используемые для создания городских газонов, — в холодных условиях арктических городов служат эффективными поглотителями углекислого газа. Благодаря этому они могут внести вклад в снижение парникового эффекта. Однако в случае повышения температуры окружающей среды техносоли из поглотителей углекислого газа превращаются в его источник, поэтому за климатическим состоянием Арктики, особенно в условиях интенсивного повышения температур в этом регионе, важно тщательно следить. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Catena.
Экспериментальная площадка. Источник: Мария Корнейкова
Арктические города представляют собой уникальные экосистемы, где суровые климатические условия сочетаются с постоянной человеческой деятельностью. Для создания зеленых зон в городах Арктики используют искусственные почвенные смеси — техносоли, — свойства которых могут значительно отличаться от естественных почв, особенно в первые годы после создания. При этом от особенностей таких почвенных смесей, в частности от состава и численности микроорганизмов в них, зависит, насколько активно будет происходить поглощение или, наоборот, выделение углекислого газа. Выделяемый углекислый газ, в свою очередь, вносит вклад в парниковый эффект, поэтому важно учитывать способность используемых при озеленении городов почв «дышать».
Исследователи из Российского университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы (Москва) сравнили, как влияет тип материала, используемого для создания техносолей, на химические и микробиологические свойства почвы, а также выбросы из нее углекислого газа в течение первого весенне-осеннего сезона с момента разработки.
Авторы использовали три варианта техносолей для арктического города Апатиты — на основе торфа и песка; торфа, песка и суглинка; торфа, песка и отходов промышленных производств. Их исследователи сравнили между собой и с природной подзолистой почвой из хвойного леса.
Ученые анализировали химический состав почв, количество выделяемого углекислого газа, а также численность живущих в них микроорганизмов сразу после формирования почвенных смесей и на протяжении последующих 14 месяцев, когда почвенные смеси находились в открытых городских условиях. Оказалось, что исходно в техносолях были неблагоприятные условия для микроорганизмов из-за малого количества легкодоступных питательных веществ. Так, в этих почвах было снижено количество азота и углерода, необходимых для жизнедеятельности любых организмов. В результате микроорганизмов в техносолях было меньше, чем в природной почве. Также в искусственных почвенных смесях дыхание, за которое и отвечают микроорганизмы, было замедлено примерно в три раза.
Спустя 14 месяцев эксперимента в почвах на основе торфа и песка, а также торфа, песка и суглинка численность микроорганизмов и активность выделения углекислого газа увеличились на 10–30%, тогда как в варианте с торфом, песком и отходами изменений не произошло. Это означает, что из-за постепенного изменения состава почв в первых двух вариантах смесей появилось достаточное количество органических соединений для активного роста микроорганизмов. Это подтверждается изменением химического состава этих почв — в них за время эксперимента увеличилось содержание азота и углерода. В образце с отходами исходные химические свойства отличались существеннее, чем в двух других (выше кислотность, ниже уровень азота и углерода). Вероятно, 14 месяцев оказалось недостаточно, чтобы активировать микробиологические процессы в смеси такого состава.
Авторы рассчитали, что годовое поглощение углерода растениями на изученных техносолях должно оказаться в два раза выше, чем выделение углекислого газа из почв. Это говорит о том, что исследованные городские почвы служат активными поглотителями этого парникового газа. Однако, вероятно, такой эффект сохраняется только при низких арктических температурах, поскольку более ранние исследования показали, что техносоли в умеренном климате, напротив, на 30% активнее выделяют углекислый газ, чем природные почвы.
Таким образом, почвенные смеси, используемые для создания газонов в арктических городах, могут способствовать более активному связыванию углерода в условиях Севера и препятствовать парниковому эффекту. Но нужно учитывать, что повышение температуры почвы, вызванное городским островом тепла и изменением климата, может нарушить баланс углерода в уязвимых экосистемах арктических городов. В этом случае придется искать новые почвенные составы и предпринимать другие меры адаптации к климатическим изменениям.
«Полученные результаты могут использоваться для разработки рекомендаций по использованию почвенных смесей определенного состава в городском озеленении. Это позволит учесть экологический эффект таких почв, что особенно важно для создания комфортной и устойчивой городской среды в условиях Арктической зоны России. В дальнейшем мы планируем продолжить мониторинг химических и микробиологических параметров почв, а также оценку выделения углекислого газа в долгосрочном периоде. Это позволит понять, как свойства почвенных конструкций изменятся во времени и будут ли предлагаемые нами смеси устойчивыми с точки зрения экологического эффекта и сохранения эстетичности газонного покрытия», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Мария Корнейкова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории арктических урбоэкосистем научного центра «Смарт технологии устойчивого развития городской среды в условиях глобальных изменений» РУДН имени Патриса Лумумбы.
В исследовании принимали участие сотрудники Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (Пущино), Вагенингенского университета (Нидерланды), Полярно-альпийского ботанического сада-института КНЦ РАН имени Н.А. Аврорина (Апатиты) и Кольского научного центра РАН (Апатиты).
Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда
