Китайские учёные выяснили, как восстановление лесов на деградированных почвах помогает надолго связывать углерод. Ключевую роль в этом процессе играют почвенные микробы и минералы с высоким содержанием железа, которые создают устойчивые хранилища углерода. Результаты исследования, опубликованные в журнале Plant and Soil, объясняют, почему лесовосстановление в субтропиках со временем всё эффективнее поглощает углерод из атмосферы.
Исследователи из Нанкинского лесотехнического университета изучили красные почвы на разных стадиях естественного восстановления леса в субтропической зоне Китая – от молодых хвойных насаждений до зрелых широколиственных лесов. Такие почвы, богатые оксидами железа и алюминия, распространены в тропиках и субтропиках и сильно подвержены эрозии.
С возрастом леса меняется сам механизм хранения углерода. В почвах молодых насаждений он находится в основном в виде нестойких органических остатков, которые быстро разлагаются. В зрелых лесах углерод переходит в стабильную форму – он химически связывается с минералами, образуя так называемый минерально-ассоциированный органический углерод. Минералы, в первую очередь соединения железа, фактически «обволакивают» органические молекулы, защищая их от распада на десятилетия и даже столетия.
Этот переход обеспечивают почвенные микроорганизмы. По мере созревания леса микробные сообщества меняются. На ранних стадиях преобладают бактерии, которые питаются легкодоступной органикой. В зрелых лесах их место занимают микробы, способные расщеплять сложные и устойчивые соединения, например лигнин в древесине. Продукты их жизнедеятельности затем прочно связываются с частицами железа в почве.
Исследование показало, что в зрелых широколиственных лесах доля углерода, связанного в таких устойчивых органо-минеральных комплексах, достигает 62–76%. При этом концентрация железа в этих комплексах неуклонно росла по мере восстановления экосистемы. Это значит, что природа сама использует химический потенциал богатых железом почв, чтобы переводить углерод в долгосрочное хранилище.
Выводы имеют глобальное значение. Программы по лесовосстановлению на деградированных красных почвах идут в Азии, Африке и Южной Америке. Новое понимание микробно-минеральных взаимодействий поможет оценивать успех таких проектов и проектировать их более эффективно. В частности, исследование показало, что смешанные широколиственные леса связывают углерод надёжнее, чем монокультурные хвойные плантации.