Длительные и более разнообразные ротации культур, удобренных навозом скота, имеют множество экологических преимуществ, однако улавливание углерода не является одним из них, согласно новому исследованию, проведенному учеными Университета штата Айова.
Результаты, опубликованные в этом месяце в журнале Nature Sustainability, опровергают давние предположения и могут иметь последствия для различных инициатив на углеродном рынке, предназначенных для смягчения изменения климата, говорит Венжуан Хуан, доцент экологии, эволюции и органической биологии.
“В диверсифицированной системе выращиваемых культур больше углеродного следа. Поэтому мы думали, что в почве будет накоплено больше углерода. Но фактически уровни углерода в почве не изменились за 20 лет, хотя эти методы регенеративного управления все еще ценны иными способами,” — говорит Хуан, один из ведущих авторов исследования.
Исследование основано на данных, собранных в ходе продолжающегося полевого испытания на ферме Марсден в штате Айова (США), расположенной к востоку от Буна, где с 2001 года сравнивается традиционная двухлетняя ротация кукуруза-соя с трех- и четырехлетними системами, которые включают в себя год или два люцерны, клевер или овес и заменяют большую часть синтетических азотных удобрений для кукурузы на навоз скота.
Большее разнообразие корней и добавление навоза увеличивают углеродный след в трех- и четырехлетних ротациях. Однако увеличение органического вещества в почве также стимулирует микробиальную активность, что ускоряет разложение и приводит к увеличению выбросов углекислого газа, что может компенсировать повышение углеродного следа. Образцы верхнего слоя почвы и прутков на глубине более чем 3 фута показали аналогичные уровни органического углерода в почве во всех трех типах испытуемых участков, в то время как находившиеся в почве прутки из выращиваемых в диверсифицированных системах культур производили больше углекислого газа при инкубации в лаборатории на протяжении чуть более года.
При анализе стабильных изотопов углерода в выбросах из прутков в почве исследователи выяснили, что усиление разложения в более длинных ротациях не просто использует дополнительные углеродные объемы. Все образцы выделяли аналогичные уровни углекислого газа от остатков кукурузы, несмотря на то, что кукуруза выращивалась чаще в стандартной двухлетней ротации. Это показывает, что ускоренное разложение в диверсифицированных системах выращиваемых культур отчасти питается более старыми органическими веществами от предыдущих растений кукурузы, отмечает Хуан.
Новый метод отслеживания углерода, использованный в исследовании, финансируемом частично грантом от Министерства сельского хозяйства США, может помочь исследователям – и углеродным рынкам – улучшить свои сельскохозяйственные модели для предсказания изменений углерода в почве.
“Изотопы улучшают наше понимание того, как долго углерод может оставаться в почве. В некотором роде мы можем спросить почвенные микроорганизмы, что они ели на ужин,” — говорит соавтор исследования Стивен Холл, который сейчас является доцентом в Университете Висконсина в Мэдисоне и инициировал это исследование во время своей предыдущей должности в Университете штата Айова.
Даже без улавливания большего количества углерода, диверсифицированные системы выращиваемых культур могут оказывать положительное влияние на климат. Быстрое разложение органического вещества также производит больше типа азота, необходимого культурам для успешного роста, особенно кукурузе. Исследователи выяснили, что органический азот преобразуется в питательный для растений неорганический азот с примерно 70%-ной эффективностью в почвенных образцах с более длинными ротациями.
Увеличение содержания азота в диверсифицированных системах выращиваемых культур помогло навозу частично заменить синтетические удобрения, что привело к снижению выбросов закиси азота, мощного парникового газа, на предположительно равнозначное углероду количество (60-70%). Это также может быть важным фактором для углеродных рынков, указывает Хуан.
“Важен компромисс между накоплением углерода и обеспечением азотом,” — отмечает Хуан.
