Микробная биомасса в почве является жизненно важным компонентом биогеохимических циклов углерода, азота и фосфора. Модели систем Земли, разработанные для моделирования будущей глобальной окружающей среды, были направлены на то, чтобы иметь параметр микробной биомассы для углерода, азота и фосфора. Таким образом, оценки глобального распределения почвенной микробной биомассы углерода (C), азота (N) и фосфора (P) в настоящее время доступны как для поверхностных почв (глубина ≤ 30 см), так и для более глубоких почв (30–100 см).
Тем не менее, данные о микробной биомассе по некоторым регионам скудны, что приводит к значительной неопределенности в глобальных оценках.
Стандартным методом измерения микробной биомассы почвы является фумигационная экстракция хлороформом, при которой микробная биомасса определяется как разница C, N и других заинтересованных веществ, извлеченных из фумигированных и нефумигированных почв в свежих влажных условиях. К сожалению, такое условие хранения грунта не пригодится для длительного хранения грунта. В качестве альтернативы доступны фумигация-инкубация хлороформа и субстратное дыхание, но оба метода требуют инкубации почвы в дополнение к свежей, влажной почве. Таким образом, несмотря на значительные методологические достижения, которые углубили наше понимание микробной биомассы в почвенных биогеохимических циклах , глобальные наборы данных о микробной биомассе по-прежнему ограничены C, N и P. Напротив, анализ микробной биомассы с использованием высушенных на воздухе образцов почвы, которые являются основной формой почвы для долгосрочного хранения во всем мире, обеспечит достаточное разрешение и пространственный охват количественных и качественных данных о микробной биомассе без необходимости отбора свежих проб почвы.
Исследование было проведено специальной группой исследователей из Университета Ниигата, Университета Кюсю, Японского агентства по атомной энергии и Академии сельскохозяйственных наук Аньхой, Китай Работа опубликована в журнале Discover Soil.
В ходе исследования было проанализировано 50 образцов почвы из десяти различных профилей в различных регионах Японии, включая шесть лесов и одно пастбище. Исследователи стремились оценить связь между измерениями WEOM и микробной биомассой, сосредоточившись как на содержании углерода, так и азота.
Результаты показали сильную корреляцию между количеством водоизвлекаемого органического углерода, полученного из высушенных на воздухе почв, и углеродом микробной биомассы с квадратичным коэффициентом корреляции (R 2) 0,94 и статистической вероятностью (P) менее 0,01. Это указывает на то, что WEOM может служить надежной оценкой микробной биомассы, особенно для содержания углерода, что имеет решающее значение для понимания здоровья почвы и функционирования экосистемы.
Более того, исследование показало, что взаимосвязи между WEOM и углеродом микробной биомассы согласуются с физико-химическими свойствами почвы, достигая R 2 1,00 и среднеквадратической ошибки (RMSE) всего 0,04.
Напротив, корреляция между общим азотом, извлекаемым из воды, и азотом микробной биомассы была слабее, с R 2 и RMSE 0,73 и 0,28 соответственно. Это расхождение было приписано различиям в неорганических азотных соединениях, присутствующих в почвенных экстрактах.
Доктор Хирохико Нагано, один из ведущих исследователей, заявил: «Этот новый метод позволяет оценивать микробную биомассу из архивных образцов почвы, высушенной на воздухе, даже если свежая почва недоступна. Кроме того, его можно применять в средах, где ограничено использование опасных химических веществ, поскольку он не требует использования токсичных веществ. В результате мы ожидаем, что этот подход может значительно ускорить создание крупномасштабных наборов данных по микробной биомассе почвы».
Последствия этого исследования глубоки. Используя высушенные на воздухе почвы, исследователи могут избежать сложностей и опасностей, связанных с традиционными методами, что делает оценку микробной биомассы более доступной и практичной для более широкого круга исследований.
Метод не только расширяет знания о микробиологии почвы, но и прокладывает путь к более устойчивым методам исследования окружающей среды и сельского хозяйства.
Традиционный (вверху) и новый инновационный метод (внизу) оценки углерода микробной биомассы в почвах. Новый подход использует воздушную сушку и повторное увлажнение вместо токсичных химикатов и показывает хорошие результаты, что делает его более безопасной, недорогой и эффективной альтернативой. Источник: Niigata University.
Профессор Сюнтаро Хирадате, еще один член исследовательской группы, еще раз подчеркнул более широкое влияние этого исследования, заявив: «Возможность оценивать микробную биомассу без необходимости использования свежих образцов или токсичных растворителей открывает новые возможности для исследований в отдаленных или чувствительных средах. Это может привести к лучшему пониманию роли микроорганизмов в различных экосистемах и информировать об усилиях по сохранению».
Хотя авторы предупреждают, что метод остается эмпирической оценкой, требующей дальнейшей проверки на различных образцах почвы, потенциал этого инновационного подхода к трансформации почвоведения неоспорим. Будущие исследования будут иметь важное значение для подтверждения его применимости в различных типах почв и условиях окружающей среды.
Этот новаторский метод оценки микробной биомассы представляет собой значительный шаг вперед в почвоведении, предоставляя исследователям более безопасный и эффективный инструмент для изучения жизненно важной роли микроорганизмов в здоровье почвы и динамике экосистем.
Поскольку научное сообщество продолжает изучать потенциал WEOM, исследование знаменует собой поворотный момент в миссии по разработке устойчивых и эффективных методов управления почвой.
Источник: Niigata University.
