Разложение почвенного углерода сильно варьируется, что имеет значение для климатических моделей

Новое исследование с участием учёных из Университета штата Айова показало, что даже в одинаковых лабораторных условиях скорость разложения органического углерода в образцах почв, собранных по всей территории США, различалась до десяти раз. Эти различия частично обусловлены вариациями минералогического состава почв и свойств микробных сообществ — факторами, которые часто недостаточно представлены в современных моделях земных систем.

Обновление климатических моделей с учётом улучшенного понимания разлагаемости органического углерода в почве и последующих выбросов CO₂ может повысить точность прогнозов обратной связи почвенного углерода. Как отметила Чаоцюнь Лу, доцент экологии, эволюции и биологии организмов, традиционно в моделировании предполагалось, что углерод в схожих типах почв или биомов разлагается с одинаковой базовой скоростью. Однако новые данные показывают, что эта базовая скорость сильно варьируется даже в пределах одного типа почвы или биома.

В ходе исследования, опубликованного в журнале One Earth, учёные инкубировали образцы почвы с 20 участков Национальной обсерватории экологических сетей (NEON) в течение 18 месяцев. Анализ с помощью машинного обучения выявил, что на скорость разложения сильно влияют не только известные факторы (тип почвы, уровень pH и азота), но и уровень грибов, а также содержание определённых форм железа и алюминия. Эти минералы тесно связаны с долгосрочной стабильностью минерал-ассоциированного органического углерода, который может сохраняться в почве десятилетиями или даже столетиями.

Исследователи создали карты для континентальной части США, прогнозирующие эффективность использования углерода и скорость его разложения с высоким пространственным разрешением. Карты демонстрируют значительные региональные различия в динамике почвенного углерода. Например, в юго-западных регионах органический углерод разлагается быстрее, и большая его доля высвобождается в атмосферу в виде CO₂. На северо-западе и востоке разложение происходит медленнее, и больше углерода удерживается в почве в виде микробной биомассы.

Эти различия указывают на то, что программы поощрения увеличения секвестрации углерода в почвах должны учитывать устойчивость его удержания. Если углерод дольше сохраняется в почве в определённых районах, то тот же объём секвестрации там может быть более ценным, чем в других регионах.