Повышение температуры само по себе не увеличивает выбросы CO₂ из почвы

Исследование показало, что само по себе повышение температуры не приводит к увеличению уровня углекислого газа, выделяемого из почвы. Рост выбросов CO₂ наблюдался только при сочетании более высокой температуры с добавлением легкодоступного углерода и питательных веществ, таких как азот и фосфор.

Результаты, опубликованные в Biogeochemistry, помогают понять роль природы в балансе между хранением углерода в почве и его выбросами в атмосферу.

Большая часть выбросов CO₂ из почвы происходит от микробов — бактерий, грибов, вирусов и других микроорганизмов, которые «дышат» углекислым газом.

«При потеплении усиливается фотосинтез растений, появляется больше "пищи" для метаболизма микробов, повышается их активность», — говорит Дебджани Сихи, доцент Университета штата Северная Каролина и автор-корреспондент исследования.

«Вопрос в том, достаточно ли одного потепления, чтобы вызвать больший выброс CO₂ из почвы. Результаты показывают, что если у почвенных микробов нет легкодоступных форм углерода и питательных веществ для роста, то одного нагрева недостаточно для увеличения потерь углерода».

Добавление только тепла и питательных веществ также не увеличило выбросы CO₂ из изученной почвы, взятой с долгосрочного экспериментального участка с полевым прогревом на юго-востоке США. Для роста выбросов требовалось наличие в почве легкодоступного углерода.

Исследование проводилось на неплодородной почве в субтропическом климате (Атенс, Джорджия) — на одном из старейших в мире объектов для прогрева почвы. Почва была взята с бывших хлопковых полей, преобразованных в лесные угодья.

«Хлопок истощает почву, поэтому в ней мало питательных веществ или углерода; почва не плодородна и не здорова», — поясняет Сихи.

Исследователи собрали почву, нагревали её в лаборатории (до +2.5°C) и изучали сложные пути углеродного цикла в почве — процесса, при котором углерод либо запасается, либо выделяется из почвы.

Почва содержит различные формы органического вещества (растительный материал, живые и мёртвые микробы), которые участвуют в углеродном цикле. Микробы постоянно ищут пищу для выживания и роста.

«Микробы дышат и получают энергию из углерода. Они также удовлетворяют свою потребность в питательных веществах из той же пищи. Как и людям, им нужен сбалансированный "рацион" — источник энергии, белки, клетчатка», — говорит Сихи.

«Часть углерода они используют для построения биомассы. Часть энергии инвестируют в создание ферментов для расщепления сложного органического вещества на легкоусвояемые формы углерода и питательных веществ. Остальное просто выделяется в процессе метаболизма.

Природа выделяет углерод, но также и поглощает его. Если мы знаем, сколько CO₂ поступает из естественных систем, то можем определить цели по сокращению выбросов для других отраслей».

По словам Сихи, продолжающаяся совместная работа также изучает различные экосистемы, включая два эксперимента с полевым прогревом в тропиках (Пуэрто-Рико и Панама), чтобы понять, как потепление влияет на потерю почвенного углерода.

«В данном случае похоже, что одно лишь потепление не стимулирует активность микробов, потому что у этих микробов на самом деле недостаточно ресурсов для процветания. Другими словами, истощённые микробные ресурсы ограничивают эффекты потепления».