Питательные вещества ограничивают поглощение углерода и замедляют изменение климата

Азот и фосфор, содержащиеся в почвах, ограничивают количество углерода, которое может быть поглощено и сохранено растениями и почвами, однако глобальные карты распространения этого явления отсутствуют.

Ученый из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) и международные коллабораторы разработали основу для тестирования ограничений по питательным веществам и эталонный показатель ограничения по азоту (N) и фосфору (P) для моделей, используемых для прогнозирования поглощения углерода наземными экосистемами. Исследование опубликовано в выпуске Nature Geoscience от 10 февраля.

Выбросы CO₂ от деятельности человека оказывают двойной эффект. С одной стороны, CO₂ вызывает глобальное потепление, а с другой — может стимулировать фотосинтез. Усиление фотосинтеза способно увеличить рост растений, создавая обратную связь, которая помогает поглотить часть CO₂ из атмосферы и замедлить глобальное потепление.

Однако для роста растениям необходимы не только CO₂, но и правильное количество питательных веществ, а именно азота и фосфора. Понимание ограничивающей роли питательных веществ в способности растений замедлять изменение климата является приоритетом для точного моделирования и прогнозирования климатических изменений.

Повышенная концентрация атмосферного CO₂ и удлинение вегетационного периода из-за потепления, вероятно, приводят к усилению ограничений по питательным веществам в наземных экосистемах.

В новом исследовании команда выявила преобладающие ограничения по питательным веществам в основных наземных биомах, подтвердив вековую гипотезу о том, что тропические леса в первую очередь ограничены фосфором, а бореальные экосистемы — азотом. Ученые составили карту глобального распределения ограничений по азоту и фосфору, количественно определив весь спектр от азотного до фосфорного лимитирования для всех регионов Земли. Исторически считалось, что доминирующим источником ограничений для растений во всем мире является азот, а не фосфор. Однако авторы обнаружили, что фосфор выступает основным лимитирующим фактором для растений на 43% суши, в то время как «всего» 18% территории ограничены по азоту. Тридцать девять процентов суши одновременно со-ограничены и азотом, и фосфором.

Для валидации предсказаний команды об относительных ограничениях по питательным веществам исследователи собрали глобальную базу данных на основе реакции роста на экспериментальное внесение удобрений в относительно ненарушенных экосистемах. Экосистема считалась ограниченной по определенному питательному веществу, если его добавление значительно стимулировало рост растений.