Почвенные ферменты, опосредованные микробами, способствовали экологическому восстановлению карьера на Лёссовом плато
Разнообразие растительных сообществ — ключ к экологическому восстановлению отвалов открытых угольных карьеров. Однако результаты восстановления разных участков с одинаковыми исходными посадками после длительной эволюции могут сильно различаться. Понимание причин этого и механизмов сукцессии (смены растительности) важно для реставрации нарушенных земель.
Исследование показывает, что почвенные ферменты уреаза и β-глюкозидаза способствовали увеличению разнообразия и биомассы растительности, стимулируя накопление органического вещества почвы и нитратного азота. Работа опубликована 7 июля 2022 года в журнале Soil Ecology Letters.
Учёные из Китайского университета горного дела под руководством профессора Фу Чэня изучали восстановление экосистемы на примере карьера «Антайбао» на востоке Лёссового плато, где восстановительные работы начались в 1992 году. Через 30 лет участки с одинаковыми исходными посадками сосны (Pinus tabulaeformis) и уходом показали разные результаты восстановления.
Ключевые результаты исследования:
- В процессе вторичной сукцессии изменились исходный состав растительности и почвенные условия.
- Покрытие растениями выросло с 34.8% до 95.5%.
- Содержание органического вещества в почве увеличилось с 9.30 г·кг-1 до 21.13 г·кг-1.
- Общий азот вырос с 0.38 г·кг-1 до 1.01 г·кг-1.
- Активность уреазы повысилась в 1.7 раза, а β-глюкозидазы — на 53.26%.
Сукцессия также изменила структуру и функцию микробного сообщества почвы. Относительная численность рода Nitrospira, доминирующего в процессе нитрификации, увеличилась в 5.2 раза.
С помощью структурного моделирования (SEM) и функционального предсказания учёные выяснили, что активность почвенных ферментов положительно влияет на содержание в почве углерода, азота (N) и фосфора (P). Микробы сыграли положительную роль в облегчении круговорота веществ между растениями и почвой.
Это открывает возможность использования промышленных ферментных препаратов (например, уреазы и каталазы) для ускорения разложения опада и улучшения плодородия почв, что может ускорить циклы экосистемы и процесс сукцессии.
Как отметил профессор Чэнь, это исследование расширяет понимание экологического восстановления карьеров — от конфигурации растений к функции микробов, углубляя знания о роли инвазии растений и опосредованных микробами ферментов в сукцессии отвалов на Лёссовом плато.