Ученые факультета почвоведения МГУ вместе с коллегами из ФИЦ «Почвенный институт имени В.В. Докучаева» провели комплексный сравнительный анализ общих запасов органического углерода и азота в верхнем слое почв лесных и травянистых экосистем, охватив дерново-подзолистые, серые лесные почвы и чернозёмы. Полученные данные показали, что вопреки общепринятым представлениям почвы травянистых экосистем могут превосходить лесные почвы по запасам органического углерода и азота. Авторы исследования подчеркивают фундаментальную роль органоминеральных взаимодействий и кальция в стабилизации органического вещества, происходящей, вероятно, при участии дегидрогеназы посредством биогенного образования карбонатов кальция. Результаты исследования опубликованы в журнале «Forests».
Почвы – крупнейший наземный резервуар органического углерода. По современным оценкам, в лесных экосистемах сосредоточено 39% глобальных наземных запасов углерода, из них 89% приходится на почвы. В травянистых экосистемах аналогичные величины составляют 34% и 44% соответственно. Смена типа экосистемы оказывает сильное влияние на накопление углерода почвами из-за изменений их физико-химических и биологических свойств. Несмотря на многочисленные исследования, направление и величина изменений запасов органического вещества в почве при смене землепользования остаются предметом дискуссий. Ранее было показано, что зрелые лесные экосистемы могут накапливать значительные количества стабильного органического вещества, однако этот процесс может занимать десятилетия как при естественном, так и при искусственном лесовосстановлении.
«В данном исследовании мы провели сравнение запасов углерода в почвах зрелых естественных лесных и травянистых экосистем вдоль почвенно-географической трансекты от южной тайги до степи, охватывающей дерново-подзолистые, серые лесные почвы и черноземы. Возраст исследуемых экосистем составлял не менее 50 лет (леса) и 30 лет (луга). Сравнивая запасы углерода с соответствующими физико-химическими и биологическими свойствами почв, мы стремились выявить ключевые факторы, влияющие на накопление углерода в этих почвах. Среди физико-химических факторов мы учитывали плотность, водородный показатель (рН), содержание глинистых частиц, а также содержание органического углерода и азота. Биологические показатели включали содержание углерода в микробной биомассе, обилие культивируемых бактерий и микроскопических грибов, потенциальную метаболическую активность почвенных микробных сообществ, а также активность ферментов лакказы и дегидрогеназы. Наша гипотеза заключалась в том, что в зрелых лесных и травянистых экосистемах запасы углерода в основном контролируются биологическими процессами, регулирующими круговорот углерода», – прокомментировали авторы исследования.
Ученые установили, что при сравнимых климатических условиях почвы климаксных травянистых экосистем обычно накапливают больше углерода и азота, чем зрелые лесные почвы, вероятно, из-за более интенсивной трансформации соединений C и N микробиомами лесных почв. Более высокие запасы кальция на лугах по сравнению с лесами, по-видимому, связаны с повышенной активностью дегидрогеназы, которая способствует образованию карбонатов в почве. В почвах с промывным режимом, таких как дерново-подзолистые и серые лесные почвы, разница в запасах углерода между лесными и травянистыми экосистемами более выражена из-за потери кальция за счет его поглощения древесной растительностью. В условиях полузасушливой степи (черноземы) различия в запасах углерода между травянистыми и лесными биогеоценозами уменьшаются.
Полученные результаты подчеркивают фундаментальную роль органоминеральных взаимодействий и кальция в связывании и стабилизации органического вещества почвами, а также возможное участие дегидрогеназы в образовании педогенного карбоната кальция.
«В будущем мы планируем продолжить исследования, чтобы оценить роль биохимических факторов в стабилизации углерода в различных экосистемах», – отмечает ведущий научный сотрудник факультета почвоведения МГУ Анна Заварзина.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: ru.123rf.com
