Разнообразие севооборотов повышает доступность азота, но не накопление углерода в почве

Более длинные и разнообразные севообороты с удобрением навозом имеют много экологических преимуществ, но не приводят к секвестрации углерода, согласно новому исследованию Университета штата Айова, опубликованному в Nature Sustainability.

Ключевой вывод: Несмотря на большее поступление органического вещества, уровень органического углерода в почве за 20 лет не изменился в системах с длинным севооборотом.

Детали полевого эксперимента

Исследование основано на данных долгосрочного полевого опыта на ферме Marsden Farm (с 2001 г.), сравнивающего:

• Традиционная система: 2-летний севооборот кукуруза–соя.
• Диверсифицированные системы: 3- и 4-летние севообороты с включением люцерны, клевера или овса, где большая часть синтетического азотного удобрения для кукурузы заменена навозом КРС.

Почему углерод не накапливается?

1. Больше углерода на входе: Разнообразие корней и добавление навоза увеличивают поступление органического углерода.
2. Но больше и потерь: Дополнительное органическое вещество стимулирует микробную активность, что ускоряет разложение и увеличивает выбросы CO₂, компенсируя прирост.

Анализ образцов почвы (поверхностный слой и керны глубиной >3 футов) показал:

• Схожие уровни органического углерода во всех трех системах.
• Более высокие выбросы CO₂ из почв диверсифицированных систем в лабораторных инкубационных тестах.

Изотопный анализ: что "ели" микробы?

Анализ стабильных изотопов углерода в выбросах из почвенных кернов показал:

• Интенсификация разложения в длинных севооборотах расходует не только новый углерод.
• Во всех образцах было схожее количество CO₂ от остатков кукурузы, несмотря на её более частую посадку в 2-летнем севообороте.
• Вывод: Ускоренное разложение в диверсифицированных системах частично питается и более старым органическим веществом от предыдущих растений кукурузы.

Климатические преимущества: фокус на азоте

Даже без дополнительного связывания углерода, диверсифицированные системы положительно влияют на климат через азотный цикл:

• Повышенная доступность азота: Скорость преобразования органического азота в доступные для растений неорганические формы (минерализация) в длинных севооборотах была на ~70% выше.
• Снижение выбросов N₂O: Бóльшая доступность азота позволила навозу заменить достаточно синтетических удобрений, чтобы снизить выбросы закиси азота (мощного парникового газа) на углеродный эквивалент в 60–70% CO₂.

Заключение исследователей: Компромисс между накоплением углерода и поставкой азота важен. Эти данные могут повлиять на модели прогнозирования для углеродных рынков.