В новом экологическом и почвоведческом исследовании, опубликованном в журнале Biogeochemistry, ученые из Центра передовых инноваций в области биоэнергетики и биопродуктов (CABBI), США, решили выяснить, как многолетние растения помогают бороться с глобальным потеплением, «запирая» углерод глубоко под землей.
Обычно ученые исследуют только верхний слой почвы (до 20–30 см). Это исследование отличается тем, что авторы закопались на глубину в 1 метр, чтобы закрыть пробелы в науке. Полевые работы проходили на экспериментальных полях в городе Урбана, штат Иллинойс (США).
Мискантус — это гигантская многолетняя трава (злак), внешне похожая на камыш или сахарный тростник, которая считается важной биоэнергетической культурой будущего. Его косят, чтобы сжигать на эко-электростанциях или делать из него биотопливо. У мискантуса мощнейшие, очень глубокие корни, которые живут много лет и пронизывают землю толстым слоем.
Ученые выкопали пять глубоких (до 1 метра) ям-траншей прямо среди зарослей мискантуса, чтобы получить доступ к разным слоям почвы. Они послойно срезали землю и взвешивали самые мелкие волоски корней. Именно через эти тонкие корешки растение «кормит» почву углеродом. Проверялось микробное дыхание и минерализация азота, то есть насколько активны подземные микробы на разной глубине, как быстро они «дышат» (выделяют CO) и перерабатывают питательные вещества.
Меченая изотопом изотопом 13C глюкоза, простой углерод, была главным инструментом эксперимента. Обычный углерод в природе — это углерод-12. Ученые взяли сахар (глюкозу), где атомы углерода заменили на более тяжелый и редкий изотоп — углерод-13. Этот изотоп не радиоактивен, но его легко засечь приборами. Его добавили в почву как «краску», чтобы проследить, куда именно идет «легкий» углерод на глубине — съедят ли его микробы или он свяжется с почвой.
Исследователи выяснили, что наверху углерод теряется. В верхних слоях почвы из-за высокой активности микробов добавление простого углерода (глюкозы) привело к его чистым потерям. Микробы быстро все съедают и выдыхают обратно. Глубина, напротив, — надежное хранилище: глубоко под землей корни мискантуса поставляют углерод в стабильную форму (связанную с минералами почвы). Там микробы не могут его разрушить.
Данная работа предполагает, что градиенты глубины в запасах углерода в почве отражают баланс между поступлением углерода, разложением и образованием микробной некромассы, и что увеличение поступления углерода через корни глубокоукорененных растений может способствовать формированию стабильного микроокружающего органического углерода (Mineral-Associated Organic Carbon, МАОС).
MAOC — это углерод, который «прилип» к частицам глины и минералов в почве, когда жидкие выделения корней или некромасса микробов вступили в химическую связь с минералами. В такой форме углерод может безопасно храниться под землей столетиями и даже тысячелетиями.
