Почвоведы РУДН разработали новый метод оценки качества почвы

Исследования, связанные с одновременным измерением эмиссии СО₂ из почвы разного землепользования и ее микробными свойствами, проводятся не столь часто, а результаты таких исследований во многом бывают противоречивыми. Поэтому для изучения возможной взаимосвязи этих показателей почвоведы из РУДН совместно с коллегами из ИФХиПП РАН (Пущино) проанализировали черноземные почвы целинной степи, широколиственного леса, чистого пара и города, локализованные в лесостепной зоне европейской России (Курская область).

Преобразование естественных экосистем в пахотные и городские приводит к ухудшению функционирования почвенного микробного сообщества и выражается в уменьшении его биомассы и ее дыхательной активности. Принимая во внимание, что не менее половины потока СО₂ с поверхности почвы в атмосферу обеспечивается дыханием почвенных микроорганизмов (образование СО₂), а трансформация наземных экосистем сопровождается, как правило, ухудшением функционирования почвенного микробного сообщества (уменьшение биомассы, угнетение дыхательной активности) и снижением содержания доступного почвенного органического углерода, почвоведы выдвинули научную гипотезу о том, что между эмиссией СО₂ из почвы и ее микробными свойствами должна быть определенная взаимосвязь.

«Учитывая, что эмиссия СО2 из почвы регулируется гидротермическими условиями (температура, влажность), а для почв степной зоны важное значение имеет ее влажность, то оценка микробного дыхания этих почв в течение вегетационного периода позволит выявить ее взаимосвязь с эмиссионным потоком этого газа», — говорит соавтор статьи Кристина Иващенко из РУДН.

Ежемесячно с мая по октябрь почвоведы РУДН измеряли в естественных условиях эмиссию СО₂ чернозема степи некосимой, леса (дубрава), чистого пара и луга (расположен в городе). Эмиссию СО₂ с поверхности почвы определяли методом закрытой камеры с помощью инфракрасного газоанализатора. Сразу после измерения эмиссионной активности почвы были отобраны ее образцы из верхнего 10-ти см слоя, которые затем доставляли в лабораторию для измерения микробиологических показателей. Содержание углерода микробной биомассы (С_МИК) анализировали с помощью метода субстрат-индуцированного дыхания, который основан на дыхательном отклике почвенных микроорганизмов на внесение в почву одного из основных метаболитов разложения растительного опада — глюкозы. Микробное дыхание (МД) почвенных микроорганизмов определяли в образцах почвы без корней растений, которые удалены их просеиванием.

Содержание С_МИК в верхнем 10-см слое почвы в изученных экосистемах составило от 251 (чистый пар) до 1713 мкг С г^-1 (лес). Оказалось, что в почве каждой изученной экосистемы на протяжении вегетационного периода содержание С_МИК не различалось значимо. При этом, содержание С_МИК почвы в ненарушенных экосистемах (лес, степь) оказалось в среднем в 3–5 раз выше, чем в нарушенных (город, чистый пар).

МД почвы лесных, степных, паровых и городских участков варьировало от 0,28 (пар) до 1,81 мкг СО₂-С г^-1 ч^-1 (лес). Величина МД почвы чистого пара и города за исследуемый период почти не менялась, в лесу и степи оно было самым высоким, причем в лесу — в октябре, в степи — в июле и августе. МД в ненарушенных экосистемах (лес, степь) было в среднем в 2–4 раза выше, чем в нарушенных (город, чистый пар).

Исследование продемонстрировало, что эмиссия СО₂ с поверхности почвы изученных экосистем в течение вегетационного периода положительно коррелировала с содержанием С_МИК и МД верхнего 10-ти см слоя почвы (r=0,56 и 0,74 соответственно). Проведенный регрессионный анализ экспериментальных данных показал, что эмиссия СО₂ с поверхности чернозема разного землепользования в течение вегетационного периода определялась содержанием С_МИК на 52% и величиной МД — уже на 78%. Иными словами, эмиссионная активность чернозема разного землепользования связана с обогащенностью почвы микроорганизмами и, в большей степени, их дыхательной активностью, которая, в свою очередь, зависела и от климатических условий (температура, влажность).

Таким образом, для лесостепной подзоны европейской России между эмиссией СО₂ из почвы разного типа землепользования и ее микробными свойствами выявлена тесная корреляция и регрессионная взаимосвязь, что может быть весьма востребовано для прогнозирования этого процесса на определенной территории с разными экосистемами. Полученные экспериментальные результаты могут быть использованы и для более рационального ведения сельского хозяйства.

Статья в журнале Eurasian Soil Sience.