Почвовед РУДН выяснил разницу вклада бактерий и грибов в круговороте углерода в почве

Почвовед РУДН выяснил разницу вклада бактерий и грибов в круговороте углерода в почве

Почвовед РУДН изучил, как микробиом почвы влияет на выделение углекислого газа. Оказалось, что бактерии предпочитают легкодоступные гидрофильные соединения, а грибы — более прочные гидрофобные. Результаты помогут лучше понять, как правильно удобрять почву и как почвы могут помочь в борьбе с парниковыми газами.

Минерализация почвенной органики — необходимый этап круговорота углерода. Органические остатки полностью разлагаются до оксидов и солей — то есть до формы, доступной для питания растений. При этом в атмосферу выделяется углекислый газ — основной парниковый газ, приводящий к глобальному потеплению. На интенсивность минерализации влияет доля так называемого растворенного органического углерода — растворимых в воде органических соединений, которые попадают в почву, например, из корней растений. Эти вещества разделяют на гидрофильные (сахара, аминокислоты карбоновые кислоты и т.д.) и гидрофобные (лигнин и липиды). Предполагается, что гидрофильные соединения в большей степени ускоряют минерализацию почвенной органики — они более доступны для микроорганизмов, которые ее и разлагают. Однако экспериментальных подтверждений этому до сих пор не существовало.

«Мы стремились количественно оценить различия в минерализации гидрофильных и гидрофобных фракций почвы, а также прояснить лежащие в их основе механизмы, управляемые бактериями и грибами», — доктор биологических наук Яков Кузяков, руководитель Центра математического моделирования и проектирования устойчивых экосистем РУДН.

Выяснить, как гидрофильные и гидрофобные вещества влияют на скорость разложения почвенной органики, можно по объему выделяемого почвой углекислого газа. Образцы грунта для эксперимента взяли в двух точках в китайской провинции Хунань — влажную почву рисового поля и сухую почву с возвышенности. Точки были выбраны таким образом, чтобы в них различался микробный состав, — это позволит выяснить вклад отдельных групп микроорганизмов. Почвоведы добавили в образцы гидрофильные и гидрофобные органические остатки, предварительно пометив их с помощью редкого изотопа углерода —13С. В течение 40 дней образцы хранились в темной емкости при температуре 25℃, раз в несколько дней измерялся выброс углекислого газа.

В первые сутки минерализация проходила в 3,6-70 раз быстрее для гидрофильной фракции. Причем «встраивание» гидрофильной фракции в бактерии было в 11,4-16,4 раз больше, чем в грибы. Для гидрофобной фракции соотношение обратное — их встраивание в грибы в 1,5 раза больше, чем в бактерии. Это указывает на то, что быстрорастущие бактерии в большей степени влияют на усвоение гидрофильной фракции, а медленнорастущие грибы — гидрофобной. Разложение и гидрофобных, и гидрофильных соединений проходило быстрее в сухой почве с возвышенности — там выделялось примерно на 90 мг/кг-1 больше углекислого газа, чем из влажной рисовой почвы (49,4-54,5 мг/кг-1).

«Понимание зависимости круговорота углерода в почве от ее состава поможет в будущем разработать методы поддержания почвенного плодородия, основанные на биотехнологии и регуляции почвенного микробиома», — доктор биологических наук Яков Кузяков, руководитель Центра математического моделирования и проектирования устойчивых экосистем РУДН.

Результаты опубликованы в журнале Biology and Fertility of Soils.

Теги: Приоритет-2030 стратпроекты