Вырубка лесов меняет состав бактерий почвы

Исследователи из Китая и России выяснили, как при вырубке леса под плантации изменяются свойства почвы — кислотность, запас углерода и азота, активность бактерий и их состав. Исследование позволит скорректировать методы возделывания почв после вырубки — подобрать оптимальные удобрения, предотвратить эрозию, смягчить истощение питательных веществ и сбалансировать состав микробного сообщества. Результаты опубликованы в журнале Forest Ecology and Management.

Потребность человека в продуктах растениеводства постоянно растет, поэтому для расширения производства вырубают леса под плантации. На таких территориях на смену устойчивой и разнообразной лесной экосистеме приходит монокультура — единственная возделываемая на данной пашне культура. Такая смена землепользования влияет и на химический состав почвы, и на биологический, то есть состав микробного сообщества. До сих пор отдельные исследования были направлены либо на первое, либо на второе. Почвоведы впервые провели комбинированное исследование и установили, как после вырубки меняется микробный состав почвы и как это связано с изменением химических факторов.

«Мы выяснили, что разнообразие микроорганизмов не обязательно уменьшается при сведении лесов и замене их лесными плантациями. Помимо этого, в составе сообществ происходят значительные перестановки. Бактерии, которые доминировали в лесной почве, могут почти исчезнуть после вырубки и посадке лесных плантаций. Основные факторы, влияющие на это – кислотность и запасы углерода и азота» –отмечает один из исследователей, руководитель Центра математического моделирования и проектирования устойчивых экосистем РУДН Яков Кузяков.

Почвоведы сравнили образцы почвы из леса и с четырех плантаций в провинции Хунань на юго-востоке Китая — пять лет назад на месте плантаций был нетронутый лес. Для этого они измерили кислотность, содержание углерода и азота. Эти показатели связаны как с плодородием почвы, так и с деятельностью бактерий — микроорганизмы участвуют в круговороте почвенного углерода, а также «фиксируют» из воздуха азот и делают его доступным для растений. Оказалось, что кислотность почвы после вырубки леса снижается, значительно падает уровень органического углерода и азота — на 83%. Почвоведы связывают это со снижением растительного покрова и эрозией почвы после вырубки первозданного леса. К удивлению исследователей, бактериальное разнообразие при этом на плантациях оказалось на 6,8% выше, чем в лесной почве.

Почвоведы предполагают, что дело в удобрениях, которые вносят в почву плантаций. Они содержат множество питательных веществ, и таким образом увеличивают микробное разнообразие. Плюс к этому возделываемую почву обогащают углеродом и другими веществами — это также ведет к интенсивному росту количества бактерий. Снижение кислотности тоже может также вести к увеличению разнообразия микроорганизмов, особенно бактерий. На плантациях более приспособленными оказались не те же бактерии, что в лесной почве. Например, фотосинтезирующие — после вырубки деревьев они оказались почти в идеальных условиях. Они преобразуют солнечный свет в энергию, а в тенистых лесах свет почти не попадает на поверхость почвы для них почти не остается.

«Мы выяснили, что изменение бактериального состава, в основном, обусловлено кислотностью почвы, содержанием органического углерода и азота. Поэтому для монокультурных плантаций необходимо разработать эффективные методы управления — разумного внесения удобрений и предотвращения эрозии почвы, чтобы смягчить истощение питательных веществ и улучшить функционирование микробов после вырубки леса», — резюмировал Кузяков.