Рост выбросов углекислого газа снизит запасы органического вещества в лесных почвах

Статья опубликована в журнале Nature.

Экосистемы суши ежегодно захватывают около 30 процентов антропогенных выбросов углекислого газа. Поглощенный углерод при этом переходит преимущественно в растительную биомассу или в органическое вещество почвы. Рост концентрации углекислого газа в воздухе, как правило, приводит к активации фотосинтеза и увеличению растительной биомассы. Однако запасы углерода в почве при этом зачастую не изменяются или даже уменьшаются — почва начинает выбрасывать CO2 больше, чем консервировать в виде органического вещества. Отклик почвенного углерода на рост выбросов углекислого газа остается недостаточно изученным, что создает неопределенность для прогноза климатических изменений.

Ученые под руководством Сезара Террера (César Terrer) из Стэнфордского университета попытались установить механизм, который приводит к потере углерода почвой при росте концентрации углекислого газа в атмосфере. Для этого они провели метаанализ 108 исследований (268 наблюдений) отклика почвенного органического вещества на изменения концентрации CO2 в воздухе. Все экосистемы суши авторы отнесли к четырем условным типам — агроэкосистемам, лесам, кустарникам и лугам. При этом они учитывали климат, растительную биомассу, тип почвы и внесение в нее азотных удобрений.

a — шкала влияния повышения концентрации углекислого газа в атмосфере на почвенный углерод; b — та же шкала, детализированная для четырех типов экосистем; c — неопределенность в оценке содержания углерода в почве; d — неопределенность в оценке содержания углерода в почве, детализированная для четырех типов экосистем; e — прогнозируемое снижение запасов почвенного углерода в почвах; f — прогнозируемое снижение запасов почвенного углерода в почвах, детализированное для четырех типов экосистем.

C. Terrer et al. / Nature, 2021

Авторы пришли к выводу, что повышение концентрации углекислого газа в воздухе на 65 процентов повысит содержание углерода в почве в среднем примерно на пять процентов. В агроэкосистемах рост может составить 8±2 процента, а в лесах, напротив, его не будет (0±2 процента). При этом прирост биомасс растительности в агроэкосистемах и лесах составит 9±3 и 23±2 процента соответственно. Ученые связывают это с тем, что высокие концентрации CO2 в воздухе стимулируют фотосинтез, и растения, наращивая свою биомассу, активно используют органическое вещество почвы — скорость его образования в почве происходит значительно медленнее этого процесса. Этот нюанс только предстоит учесть в климатических моделях.