Сотрудники Российского университета дружбы народов (Москва), Кольского научного центра РАН (Апатиты) и Вагенингенского университета (Нидерланды) 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.

Арктические города представляют собой уникальные экосистемы, где суровые климатические условия сочетаются с постоянной человеческой деятельностью. Для создания зелёных 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 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.

Учёные 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 определённого 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  и Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН.

В исследовании также принимали участие сотрудники Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (Пущино) и Полярно-альпийского ботанического сада-института им. Н.А. Аврорина КНЦ РАН (Апатиты).

Источник: пресс-служба РНФ.