Азот и глюкоза значительно влияют на минерализацию органического вещества в почве и связанное с ним выделение углекислого газа. Наибольшие изменения в эти процессы вносило одновременное добавление азота и глюкозы. Выделение углекислого газа в таком случае могло возрастать, в зависимости от слоя почвы и экосистемы, более чем в десять раз. Результаты исследования опубликованы в журнале Ecology of soil microorganisms.

Температурная чувствительность разложения органического вещества почвы – это показатель изменения скорости, с которой органические вещества, содержащиеся в почве, перерабатываются почвенными микроорганизмами и превращаются в минеральные элементы с изменением температуры. Температура – важный фактор, влияющий на скорость и эффективность разложения. При ее повышении скорость переработки увеличивается, что приводит к более быстрому высвобождению питательных элементов из органических соединений. Низкая температура замедляет переработку, что может способствовать накоплению органического вещества в почве. Однако, изменение скорости разложения при повышении температуры неодинаково в различных почвах. К тому же почвы являются основным источником атмосферного углекислого газа, выделение которого происходит также при разложении почвенного органического вещества. Температурная чувствительность определяет, накапливают ли почвы в условиях потепления и стабилизируют ли углерод или теряют его при разложении, высвобождая в атмосферу, еще больше ускоряя изменение климата. Азот, попадающий в почву, с удобрениями при выращивании растений или с азотными выпадениями, и наличие легкодоступного почвенным микроорганизмам углерода значительно влияют на разложение органического вещества в почве и связанное с ней выделение углерода.

Ученые из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» оценили влияние минерального азота и глюкозы на температурную чувствительность переработки органического вещества почвы и выделение углекислого газа в лабораторном эксперименте на образцах серой лесной и дерново-подзолистой почвы, отобранных с разной глубины в двух экосистемах – лесной поляне и сосновом лесу.

Результаты исследования показали, что в верхнем слое почвы лесной поляны скорость разложения выше, чем в сосновом лесу, что говорит о большей микробиологической активности в почвах поляны. В нижних слоях почв двух экосистем не было разницы в скорости разложения органического вещества, но ее температурная чувствительность сильно увеличивалась с глубиной. Влияние глубины почвы на температурную чувствительность оказалось сильнее, чем влияние типа экосистемы и добавления азота или углерода. Внесение азота не оказало существенного влияния на количество выделяемого углерода, однако повышало температурную чувствительность разложения в верхних слоях почвы обеих экосистем, богатых доступным органическим веществом.

Внесение глюкозы, наоборот, снижало температурную чувствительность в нижних слоях почв обеих экосистемах, где обычно недостаток легкоразлагаемого субстрата приводит к повышенным ее значениям. Совместное добавление глюкозы и азота, в зависимости от типа экосистемы и глубины почвенного горизонта, увеличило скорость выделения углерода из образцов на 304–1176 %, что связано с ростом микробной биомассы при достаточном количестве питательных веществ. Это указывает на то, что при большем поступлении углерода в почву, например, в результате увеличения выделения корнями растений из-за повышенного содержания углекислого газа в атмосфере, рост микробной биомассы и количество выделяемого углерода из почв будет определяться поступлением азота извне.

«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. Например, чтобы спрогнозировать изменение вклада гетеротрофной составляющей эмиссии углекислого газа из почв при глобальном потеплении в ответ на увеличение поступления в почву минеральных и органических веществ», – рассказала Анастасия Матвиенко, кандидат биологических наук, научный сотрудник Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН.

Источник:  ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН.