Лесные почвы Европы оказались здоровее луговых и сельскохозяйственных

Почвы лесов в Европе оказались на 31 процент здоровее, чем на лугах, и на 76 процентов здоровее, чем на сельскохозяйственных полях. Здоровье почв повышало чистую первичную продуктивность растений во всех сообществах, а вот рост температуры сказывался на продукции по-разному: в лесах повышал, а на лугах и пахотных землях — угнетал. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Nature Ecology & Evolution.

Первичной продукцией называют прирост органического вещества, которое образуют растения (или любые другие автотрофы). Если вычесть из нее затраты на дыхание, получается чистая первичная продукция. Согласно сложившимся представлениям, на первичную продукцию и скорость, с которой она образуется (то есть продуктивность), влияют: температура воздуха, влажность и концентрация углекислого газа. В теплых и влажных условиях продуктивность выше, а в условиях засухи рост подавляется из-за закрытия устьиц и экономии влаги. Впрочем, на процесс фотосинтеза влияют не только атмосферные условия, но и состояние почвы, и эта связь остается существенно менее изученной.

Ученые под руководством Феррана Ромеро (Ferran Romero) из Швейцарского центра сельскохозяйственных исследований Agroscope изучили, как здоровье почвы влияет на первичную продуктивность растений в лесах, на лугах и сельскохозяйственных землях. Они определили здоровье почвы как комплексный показатель, который отражает содержание в почве азота, фосфора и углерода, ее способность к инфильтрации влаги и разнообразие почвенного микробиома (особенно наличие бактерий-азотфиксаторов и микоризных грибов). Авторы оценили здоровье почвы на 588 участках в 27 странах Евросоюза: они отобрали 881 образец почвы, провели химические анализы и секвенировали последовательности ДНК, принадлежащие различным родам грибов (PacBio Sequel II) и бактерий (Illumina MiSeq). Чистую первичную продукцию оценивали по спутниковым данным Modis о поглощенной фотосинтетически активной радиации.

Здоровье почвы в лесах оказалось на 31 процент выше, чем на лугах, и на 76 процентов выше, чем на пахотных землях. Однако на продуктивность в этих сообществах оно влияло неодинаково. Для лугов определяющими положительными факторами были pH почвы (предпочтительный — слабокислый около шести), разнообразие Proteobacteria и микоризных грибов и большое количество осадков. Напротив, с ростом температуры и обилия Actinobacteria и Chytridiomycota луговые растения испытывали угнетение. Высокие температуры плохо сказывались и на продуктивности сельскохозяйственных посевов, а в лесах при потеплении первичная продукция росла. Также для лесов оказалась важной плотность почвы (не слишком высокая) и обилие Firmicutes. Авторы исследования отметили, что здоровье почвы важно поддерживать при различных типах землепользования и что универсального способа повысить продуктивность растений пока нет.

В других регионах потепление, напротив, может угнетать рост растений. Так, в Индии за последние 20 лет чистая продуктивность лесов снизилась на 6,19 процента, несмотря на то, что площадь листьев за это же время увеличилась на 18,5 процента. Ученые связали это с ростом температуры воздуха, который повлек увеличение затрат растений на дыхание.

Источник: N+1

Фото: The Secret Garden / American Zoetrope, 1993