Возврат соломы сельскохозяйственных культур на сельскохозяйственные угодья широко используется для переработки питательных веществ и улучшения качества почвы. Однако новое исследование Шаньдунского сельскохозяйственного университета показывает, что способ внесения соломы в почву может существенно повлиять на то, насколько эффективно она ограничивает выбросы закиси азота — мощного парникового газа.
Исследователи сравнили несколько способов обработки соломы на засоленных и щелочных почвах, удобренных азотом, и обнаружили, что гранулированная солома обеспечивает наибольшее снижение выбросов закиси азота, или N₂O. При низком содержании азота гранулированная солома уменьшала совокупные выбросы на 45,7% по сравнению с почвой, не получавшей соломы.
«Физическая форма и способ переработки соломы могут влиять на круговорот азота в микробной среде, что, в свою очередь, влияет на количество выделяемой почвой закиси азота», — сказал автор-корреспондент Юпин Чжугэ из Шаньдунского сельскохозяйственного университета.
Исследование было сосредоточено на засоленных и щелочных почвах, которые часто характеризуются высоким уровнем pH, повышенным содержанием солей и низким содержанием органического углерода в почве. Фермеры обычно используют азотные удобрения для поддержания урожайности на таких почвах, но внесение азота также может стимулировать микробные процессы, в результате которых образуется N₂O.
Исследователи провели 90-дневный эксперимент с инкубацией с использованием почвы, собранной на демонстрационном участке по улучшению засоленных и щелочных почв в Китае. Были протестированы две нормы внесения азота, эквивалентные 120 и 240 килограммам на гектар. Команда сравнила почву, не обработанную соломой, с четырьмя вариантами обработки: измельченной соломой, гранулированной соломой, компостированным навозом скота, которого кормили соломой, и обугленной соломой.
Более высокое содержание азота увеличило выбросы N₂O на 41,6%. Однако все четыре варианта с использованием соломы снизили выбросы по сравнению с контрольным вариантом без соломы. Наименьшие совокупные выбросы были зафиксированы при использовании гранулированной соломы, в то время как обугленная солома оказалась менее эффективной. Изменилось и время выбросов. В почве без соломы пик выбросов N₂O приходился примерно на 30-й день, в то время как в почвах с добавлением соломы — на 60-й.
Затем исследователи изучили микроорганизмы, участвующие в круговороте азота. Было обнаружено, что выбросы N₂O тесно связаны с распространенностью гена amoA в аммонифицирующих бактериях, который показал самую сильную корреляцию с выбросами N₂O. Внесение соломы снижало его распространенность.
Добавление соломы также изменило состав сообщества бактерий, окисляющих аммиак. Относительная численность Nitrosovibrio увеличилась, а Nitrosospira сократилась, что указывает на то, что обработка повлияла не только на количество окислителей аммиака, но и на то, какие группы доминировали в сообществе.
Полученные данные, опубликованные в журнале Nitrogen Cycling, указывают на важное различие в регулировании выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве: возврат растительных остатков может помочь сократить выбросы N₂O, но размер этого эффекта зависит от того, как обрабатывается и вносится солома.
