Исследователи изучают процессы органического вещества на рисовых полях

Почвовед из РУДН сообщает, что выделения корней растений влияют на микроорганизмы и биохимические процессы в почвах рисовых полей. Эти почвы играют ключевую роль в сельском хозяйстве Юго-Восточной Азии, так как занимают более 160 млн га и используются для производства пищи для четверти населения мира. Результаты исследования опубликованы в European Journal of Soil Biology.

Плодородие почвы в значительной степени зависит от количества и качества углерода — органического вещества в почве. Оба параметра регулируются растениями, произрастающими на почве, и количеством растительных остатков после сбора урожая. Это определяет количество органического вещества и, следовательно, плодородие почвы, продуктивность, стабильность и качество урожаев. Эти вопросы относительно хорошо изучены для незатопляемых почв. Однако биохимические процессы на рисовых полях изучены недостаточно. Они затоплены как минимум несколько месяцев в году и играют важную роль в экономике Китая и других стран Юго-Восточной Азии. Скорость поступления и трансформации углерода в почвах рисовых полей отличается от почв, изучаемых в Европе и Северной Америке.

«Люди дышат легкими, а рыбы — жабрами. Это самая простая аналогия, показывающая разницу между незатопляемыми почвами и почвами рисовых полей. Существует очень мало исследований, посвященных процессам, происходящим в почвах рисовых полей», — говорит соавтор статьи Яков Кузяков (РУДН).

В ходе роста корни растений выделяют в почву органические вещества, легкодоступные для микроорганизмов. Эти корневые выделения становятся субстратом или пищей для микроорганизмов, которые, в свою очередь, минерализуют органические вещества, выделяемые корнями и присутствующие в почве, превращая их в доступные для растений питательные вещества — азот, фосфор и серу. Из-за микробных процессов рисовые поля выделяют много метана (CH₄) и закиси азота (N₂O), известных парниковых газов.

Чтобы изучить влияние корневых выделений на микроорганизмы, ученые из Китая, России и Германии внесли в почвы три группы веществ: глюкозу, щавелевую кислоту и уксусную кислоту. Они в значительных количествах выделяются корнями большинства растений. Исследователи изучили скорость разложения этих аналогов корневых выделений в незатопляемых и рисовых почвах и то, как эти соединения стимулируют микробную активность.

Ученые обнаружили, что в почвах рисовых полей микроорганизмов больше, чем в незатопляемых почвах. Однако количество трех протестированных веществ (аналогов корневых экссудатов) в обоих типах почв примерно одинаково. Это означает, что микроорганизмы на рисовых полях медленнее используют корневые выделения растений. Следовательно, углерод, выделяемый корнями, дольше сохраняется в почвах рисовых полей, что влияет на долгосрочное накопление углерода и плодородие почвы. Благодаря поступлению корневых выделений активность микроорганизмов и скорость разложения органического вещества увеличиваются. Это, в свою очередь, ускоряет минерализацию питательных веществ — азота, фосфора и серы, которые становятся доступными для растений.

«Корни не просто выбрасывают органические вещества в почву и теряют эти богатые энергией соединения. Корни стимулируют активность микроорганизмов, которые, в свою очередь, приносят пользу растениям, производя больше питательных веществ в доступной форме», — сказал Кузяков.