Промышленное производство, сельское хозяйство и, что особенно важно, транспортные средства — все эти отрасли человеческой деятельности активно сжигают ископаемое топливо, которое выделяет азот в воздух. В результате уровень азота в атмосфере Земли утроился по сравнению с 1850 годом. Исследовательская группа решила выяснить, влияет ли этот дополнительный азот на способность почвы удерживать углерод и препятствовать тому, чтобы он стал парниковым газом.
«Поскольку азот используется в качестве удобрения для растений, мы ожидали, что дополнительный азот будет способствовать росту растений, а также микробной активности, тем самым увеличивая содержание углерода в почве», — сказал Питер Хомяк, соавтор исследования и доцент кафедры наук об окружающей среде в Калифорнийском университете в Риверсайде.
В засушливой почве, которая покрывает большую часть Южной Калифорнии, они не видели ничего подобного.
Вместо этого команда обнаружила, что при определенных условиях дополнительный азот вызывает подкисление почвы в засушливых районах и выщелачивание кальция. Кальций связывается с углеродом, и эти два элемента вместе покидают почву. Этот вывод подробно описан в журнале Global Change Biology.
Исследовательская группа взяла образцы почвы из экологических заповедников недалеко от Сан-Диего и Ирвина, которые были удобрены азотом в ходе долгосрочных экспериментов. Это позволило ученым точно знать, сколько азота добавлялось, и учитывать наблюдаемые эффекты.
Во многих случаях азот может менять биологические процессы, которые, в свою очередь, влияют на то, как почва хранит углерод. Такие процессы включают в себя подпитку роста растений, а также замедление роста численности микробов, которые помогают разлагать мертвые организмы в почве. Чего исследователи не ожидали, так это большого влияния на хранение углерода за счет абиотических или небиологических процессов.
Как правило, почвы «сопротивляются» резким изменениям pH, высвобождая такие элементы, как кальций, в обмен на кислотность. Поскольку азот подкислял почвы на некоторых участках, которые изучались в рамках этого исследования, земля пыталась противостоять этой кислотности, выделяя кальций. При этом часть углерода, стабилизированного ассоциацией с кальцием, также была потеряна.
«Это удивительный результат, потому что основной эффект кажется абиотическим, — сказал Иоганн Пюспок, аспирант Калифорнийского университета в Риверсайде по экологическим наукам и первый автор исследования. — Это означает, что голые участки почвы без растительного покрова и с низкой микробной активностью, которые я всегда считал областями, где мало что происходит, по-видимому, также подвержены загрязнению азотом».
Почва засушливых земель, характеризующаяся ограниченной способностью удерживать влагу и низким содержанием органических веществ, покрывает примерно 45% площади суши Земли. Она отвечает за хранение большого количества углерода в мире.
«Нам нужно больше информации о том, насколько широко распространены такие эффекты подкисления и как они работают в неэкспериментальных условиях осаждения азота», — сказал Пюспок.
Однако, поскольку нет быстрого решения для этого явления и нет четкого способа обратить вспять процесс после того, как он начался, исследователи рекомендуют максимально сократить выбросы, чтобы помочь почве сохранить свои запасы углерода.
