Формирование Органического Вещества в Почве Биологическим Путем

21.11.2017

(Отрывок)

Майк Амарантус, Джефф Андерсон и Дейв Перри

Потеря органического вещества в почвах в результате преобразования природных экосистем в сельскохозяйственные исторически является важной причиной резкого роста СО2 на глобальном уровне (см. "Жизнь Почвы и Углерод," Acres U.S.A., март 2008 г.). Такое преобразование привело к уменьшению количества органического вещества в почве на 60% в зонах умеренного климата и на 75% в культивируемых тропических почвах. По разным оценкам, до трети всего увеличения глобального CO2 произошло как результат современных методов ведения сельского хозяйства.

Почва также является потенциально мощным резервуаром для накопления углерода в виде органического вещества содержащегося в почве. Атмосферный СО2 может быть поглощен почвой в различных условиях. Манипуляции, которые, как было показано, облегчают перемещение углерода в почву, включают в себя те, что замедляют разложение почвы, вводят большее количество растительной биомассы, сокращают эрозию почвы и приводят к произ-водству гломалина в результате деятельности микоризы. Сельскохозяйственные приемы, такие как ноу-тилл, использование озимых покровных культур, выращивание многолетних культур, ввесение навоза и компоста изучаются на предмет их способности увеличивать поглощение углерода почвой.

Одним из последних интересных открытий стало обнаружение гломалина ученым-аграрием Сарой Райт в 1996 году. Производимый эндомикоризными грибами, glomalin пронизывает органическое вещество почвы, привязывая его к частицам осадочной породы, песка и глины. Гломалин не только сам состоит из углерода на 30-40%, но и формирует агрегаты, которые способствуют поддержанию структуры почвы и удерживают в почве остальные виды накопленного углерода. Исследования показали, что glomalin содержит до 30 процентов от общего углерода в почве и сохраняется в ней до 40 лет.

Единственными производителями гломалина являются арбускулярные микоризные грибы, которые, как было обнаружено, живут на корнях растений по всему миру. Райт назвала glomalin в честь Glomales, таксономического подкласса к которому принадлежат эндомикоризные грибы. Арбускулярные микоризные отношения, обычно называемые эндо-микоризой, существуют у примерно 80% всех растений в их естественной среде обитания. Грибы используют углерод получаемый от растений чтобы расти, а также чтобы производить гломалин и множество других органических соединений в почве. В свою очередь, тончайшие грибные филаменты, называемые гифами, значительно расширяют область досягаемости корневой системы растения. Эти гифы функционируют подобно каналам, которые помогают доставлять больше воды и питательных веществ растению. К сожалению, многие факторы такие как эрозия, удаление органического вещества, уплотнение, культивация (перепахивание) почвы, содержание земли под паром, а также использование определенных химических удобрений и пестицидов сократили и во многих случаях полностью устранили микоризные грибы на больших пространствах возделываемых земель.

Посевные площади и сенокосные угодья по всему миру в настоящее время начинают признаваться в качестве потенциально ценных для компенсации выброса двуокиси углерода промышленностью, транспортными средствами и др. Действительно, некоторые частные рынки уже начали предлагать "углеродные кредиты" выставляемые на продажу владельцами таких сельскохозяйственные земель. Однако мало известно о том, как различные методы выращивания сельскохозяйственных культур влияют на относительные темпы накопления углерода в почве. Как может восстановление микоризы в сельскохозяйственных почвах повлиять на поглощение углерода почвой? Как производство гломалина может повлиять на это поглошение? Чтобы ответить на эти вопросы, мы спланировали исследование для изучения роста овсяницы тростниковой с иннокуляцией и без иннокуляции микоризой, а также чтобы определить уровень углерода и гломалина в почве на конец года.

Результаты

Иннокуляция микоризой (AFM) значительно увеличила содержание углерода в почвах под овсянницой тростниковой (р <0,001; см. Рис. 1). Процентное содержание углерода в почве составляло 1.66 для AFM по сравнению с 0.90 для AF (овсянница тростниковая выса-живалась с носителем, но без микоризы), и 0.88 для А (носитель был внесен в почву без овся-нницы тростниковой и микоризы). Содержание углерода в почве не отличалось существенно при сравнении условий AF and A.

Горшки с овсянницей тростниковой посаженной по AFM системе имели значительно более высокие уровни гломалина по сравнению с AF горшками (р <0.04). Корневая система овсянницы тростниковой в AFM горшках в среднем была колонизирована микоризой на 35.7 процента по сравнению с 2.0 процентами колонизации в горшках AF.

В индивидуальных горшках наблюдалась значительная положительная корреляция между уровень микоризной колонизации и уровенем углерода в почве (R2 = 0.781, р < 0.001). В индивидуальных горшках также наблюдалась значительная положительная корреляция между уровенем микоризной колонизации и уровенем гломалина в почве (R2 = 0.575, р <0,001).

Выводы

В упрощенных почвенных условиях данного исследования, иннокуляция овсяницы тростниковой грибами микоризы почти в два раза увеличила процент углерода в почве всего за один год, в то время как никакого увеличения углерода не было замечено, когда овсяница тростниковая не была инокулирована.

Производство гломалина, вероятно, послужило фактором способствующим увеличению углерода в почве, поскольку концентрация гломалина увеличивалась с увеличением колонизации корней микоризой. Наиболее сильный эффект наблюдался в диапазоне колони-зации от 0 до 30 процентов; увеличение эффективности колонизации выше 30 процентов приводило лишь к небольшому дальнейшему увеличению, как почвенного углерода так и гломалина( Рис. 2 ).

Это исследование показывает, что почвы и многолетние травы являются потенциально мощным резервуаром для накопления углерода в виде почвенного органического вещест-ва, но только в присутствии микоризных грибов. Введение микоризных грибов, а значит и сопутсвующего им производства гломалина в почвы, где они были когда-то ликвидированы, может служить важным механизмом для содействия быстрому перемещению углерода в почву.

Майк Амарантус является адъюнкт-профессором Государственного Университета Штата Орегон и президентом Mycorrhizal Applications, Inc; Dave Перри является профессором Государственного Университета Штата Орегон; Зак Amaranthus является биологическим лаборантом в Mycorrhizal Applications, Inc; Джефф Андерсон является координатором полевых исследований в Mycorrhizal Applications, Inc. Для получения дополнительной информации посетите www.mycorrhizae.com. Acres U.S.A., January 2009, Vol 40, No 1

Товаров на складе:
Нет в наличии