Содержание азота в опавших листьях – главный фактор, который определяет, насколько эффективно лесные почвы могут поглощать и удерживать углерод. К такому выводу пришла группа учёных из Китая и Германии. Исследование, опубликованное в журнале Plant and Soil, показывает, что широколиственные леса накапливают стабильный углерод в почве значительно лучше, чем хвойные. Это открытие может изменить подходы к лесовосстановлению в рамках климатических программ.
Долгое время в почвоведении считалось, что основной источник органического углерода в почве – это медленно разлагающиеся растительные соединения, такие как лигнин. Однако последние исследования опровергли эту теорию. Теперь учёные полагают, что значительная часть стабильного углерода в почве имеет микробное происхождение. Этот механизм называют «микробной углеродной помпой»: бактерии и грибы потребляют растительный опад, а после их гибели их останки (некромасса) связываются с минералами почвы и сохраняются в ней гораздо дольше, чем растительные волокна.
Чтобы понять, что управляет этим процессом, исследователи сравнили три типа лесов: широколиственные, хвойные и смешанные. Они проанализировали химический состав опавшей листвы, общее содержание углерода в почве и его фракции. С помощью молекулярных маркеров – аминосахаров и фенолов лигнина – учёные смогли отделить углерод микробного происхождения от растительного.
Результаты показали, что опад широколиственных деревьев содержит больше всего азота и фосфора, но меньше трудноразлагаемого лигнина. Именно в таких лесах почва была богаче органическим углеродом, причём основную его часть составляли останки микроорганизмов. Моделирование показало прямую связь: высокое содержание азота в листве стимулирует активность микробов. Когда микробы получают много азота с пищей, их популяция бурно растёт, и это обостряет их потребность в азоте для дальнейшего роста. Чтобы его получить, они перерабатывают больше углерода, в результате чего образуется больше микробной биомассы, которая затем превращается в стабильную некромассу.
Процесс не просто увеличивает количество углерода в почве, но и меняет его качество. Накопление микробных останков делает почвенный углерод более устойчивым к разложению. Это снижает вероятность того, что он вернётся в атмосферу в виде углекислого газа. Таким образом, почва под широколиственными лесами становится более надёжным хранилищем углерода в долгосрочной перспективе.
Выводы исследования важны для проектов по лесовосстановлению и борьбе с изменением климата. При выборе деревьев для посадки часто ориентируются на скорость роста или ценность древесины. Новая работа доказывает, что химический состав листвы не менее важен. Высадка богатых азотом широколиственных пород может усилить «микробную помпу» и повысить способность почв связывать углерод. Хвойные леса, чей опад беден азотом, справляются с этой задачей медленнее и менее эффективно.