Полупустыня почва: какой основной тип почвы и что является ее особенностью? Почему они сильно засолены? Почва тропических пустынь

Содержание

2023. № 1

Почвоведение №1, 2023

Генезис и география почв

Ямнова И. А., Черноусенко Г. И. Гипсоносные гажевые почвы суббореального пояса Евразии // Почвоведение. 2023. № 1. С. 3-19. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600603

Дана сравнительная характеристика гажевых почв, сформированных в разных климатических условиях суббореального пояса – лесостепи, степи, полупустыни и пустыни. Приведен их морфологический, микроморфологический, минералогический и химический анализ. Генезис гажевых горизонтов разный: седиментационный – результат инситного выветривания плотных гипссодержащих пород, гидрогенный – результат выпадения из грунтовых вод. Показано, что несмотря на различное происхождение гажевого горизонта этих почв, гипс представлен “мучнистыми” формами, размер кристаллов <0. 25 мм, содержание гипса >50%, часто содержит карбонаты и легкорастворимые соли с преобладанием сульфата натрия и магния. Полевая диагностика гажевого горизонта и определение содержание гипса в нем химическими методами оказываются не всегда корректными; для точного определения состава солей необходим минералогический анализ. Анализ микроморфологического строения ярко демонстрирует генезис гипса: в гидрогенных условиях при выпадении гипса из грунтовых вод или полупроточных водоемов отмечается преимущественно гипсовый материал, часто субпараллельного микросложения, тогда как при инситном или латеральном делювиальном перемещении наблюдается совместное отложение гипса с силикатным материалом.

Ключевые слова: микроморфология, минералогический анализ, солевой состав, формы гипса, карбонатность почв, Hypergypsic Solonchak, Haplic Gypsisol, Endocalcic Solonchak

О. В. Шопина, А. П. Гераськина, А. И. Кузнецова, Е. В. Тихонова, А. В. Титовец, И. М. Бавшин, В. Р. Хохряков, И. Н. Семенков Стадии восстановления почвенной морфологии и макрофауны сосновых лесов Смоленского Поозерья после распашки // Почвоведение. 2023. № 1. С. 20-34. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600706

Убыль сельского населения в России сопровождалась забрасыванием земель сельскохозяйственного назначения с последующим восстановлением лесных ценозов. Цель работы – исследование почв и фитоценозов шести стадий восстановления сосновых лесов на легких по гранулометрическому составу породах на северо-западе Смоленской области. Приведены результаты по 18-ти ключевым участкам, характеризующим каждую из шести стадий в тройной повторности. Под агроценозами и однолетними залежами вскрыты агроземы (Arenosols (Aric)) c мощным пахотным горизонтом, минимальной численностью и биомассой макрофауны, представленной в основном фитофагами и сапрофагами. Морфологические свойства постагрогенных серогумусовых почв (Arenosols (Ochric)) и дерново-подбуров (Entic Podzols) второй стадии относительно первой отличаются слабо, но биомасса макрофауны максимальна среди почв всех стадий. Основной вклад в нее вносят личинки насекомых ввиду интенсивного заселения лугов летающими насекомыми. Молодые – до 30 лет – сосняки произрастали на аналогичных почвах второй стадии восстановления с заметными следами постагрогенной трансформации. За 10 лет развития леса сформировалась подстилка и протогумусовый горизонт. В средневозрастных – 70–80 лет – сосняках на дерново-подбурах постагрогенных реградированных морфологически проявляются признаки элювиального процесса. В составе макрофауны уменьшается доля подстилочного населения. В лесах старше 80 лет начинается распад соснового древостоя с формированием сложного ельника. В почвах исчезает ровная нижняя граница старопахотного горизонта без формирования подзолистого горизонта. Здесь выявлена максимальная биомасса подстилочной макрофауны. За заключительную стадию приняты сосняки кустарничково (бруснично)-зеленомошные старше 90 лет, произрастающие на подзолах (Albic Podzols), сохранивших остатки старопахотного горизонта. Среди макрофауны по биомассе преобладают подстилочные формы, однако биомасса меньше по сравнению с предыдущей стадией. Почвы пятой и шестой стадий при сопоставимом возрасте лесов имеют разную степень морфологического проявления альфегумусового процесса.

Ключевые слова: сукцессия, постагрогенные почвы, беспозвоночные, подстилка, Podzols, Arenosols

Биология почв

И.В. Евдокимов, М.В. Семенов, С.С. Быховец Ризосферный эффект и структура бактериального сообщества в горизонтах подзолистой почвы под растениями ели обыкновенной (Picea abies L.) // Почвоведение. 2023. № 1. С. 35-45. https://doi.org/10.31857/S0032180X22700010

На экспериментальных площадках Центрального лесного государственного заповедника (Тверская область, Россия) исследовали взаимосвязь между величинами ризосферного фактора Rf для ряда индикаторов биологической активности в почве, принадлежностью ризосферы ели (Picea abies L.) к почвенному горизонту и структурой микробного сообщества ризосферы ели и внекорневой почвы. Объектами исследования стали гумусовый AEL (3–15 см) и элювиальный EL (15–46 см) горизонты подзолистой почвы (Retisol) под ельником. Наиболее выраженный ризосферный эффект (Rf > 1.6) был выявлен для углерода микробной биомассы, дыхания почвенных микроорганизмов и скорости оборачиваемости почвенного органического вещества (ПОВ). Величина Rf для скорости оборачиваемости ПОВ в гумусовом горизонте AEL оказалась примерно равной 1.5, в то время как в горизонте EL она достигала 6. В ризосфере было выявлено значительно большее микробное разнообразие, с высоким вкладом как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, включая представителей Acidobacteria, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Solibacteres и Spartobacteria. В неризосферной почве доминировали грамположительные порядки Bacillales и Clostridiales с общим вкладом более чем 80 и 50% для горизонтов AEL и EL соответственно. Судя по количеству показателей микробной активности с высокими величинами Rf (3 для нижнего почвенного горизонта EL и только 1 – для верхнего гумусового горизонта AEL), ризосферу нижнего горизонта можно считать более ярко выраженной “горячей точкой” (“hot spot”) биологической активности, чем ризосферу верхнего горизонта.

Ключевые слова: микробная биомасса, кинетические константы дыхания, биоразнообразие, структура почвенного микробного сообщества

Агрохимия и плодородие почв

Н. Ю. Кулакова, Г.Г. Суворов Перенос и аккумуляция биофильных элементов в пастбищных экосистемах Северного Прикаспия // Почвоведение. 2023. № 1. С. 46-57. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600755

Оценены масштаб и последствия переноса биофильных элементов из пастбищных экосистем на овцеводческие фермы в глинистой полупустыне Северного Прикаспия при принятом в регионе способе пастбищного животноводства на примере Степновского поселения Палласовского района Волгоградской области. Для расчетов использованы данные по химическому составу растений доминантов и фекалий овец, средние многолетние значения продуктивности фитоценозов, сведения о норме потребления подножного корма животными и т.д. Исследованы почвы пастбищ и заповедного участка, а также почвы на овцеводческой ферме. С 1 га пастбищ (15% территории) за 6 мес. пастбищного сезона переносится на фермы (0.1% территории) не менее 17 т С, 600 кг Са, 260 кг N, 100 кг Mg, 50 кг K, 40 кг P и 1 кг S. Многолетние запасы помета на фермах, более 1 тыс. т в рассматриваемом примере, практически исключаются из круговорота в ландшафте. Занимающие незначительные площади почвы ферм обогащаются С, N, Р и К. Относительно почв заповедного участка запасы водорастворимого К увеличиваются в слое 0–30 см на 2 порядка, обменного К – до 12–16 раз, С – до 8 раз, N – до 3 раз, подвижного Р – до 2 раз. В пастбищных лугово-каштановых почвах обнаружено уменьшение содержания С в 1.3 раза, обменных форм К в 1.6 раза относительно почв заповедного участка, в солонцах на пастбищах уменьшения концентрации элементов не отмечено. Отсутствие статистически значимых различий в запасах биофильных элементов между пастбищными почвами и почвами заповедного участка частично объясняется увеличением плотности почвы на 0.08 г/см3 в слое 0–50 см пастбищных почв. При существующем методе ведения хозяйства необходим контроль за балансом биофильных элементов в пастбищных почвах.

Ключевые слова: полупустыня, почвы пастбищ, запасы С, N, Р, К, продуктивность фитоценозов,

Haplic Kastanozem, Gypsic Salic Solonetz

В. М. Семенов, Т. Н. Лебедева, Н. Б. Зинякова, Д. А. Соколов, М. В. Семенов Эвтрофикация пахотной почвы: сравнительное влияние минеральной и органической систем земледелия // Почвоведение. 2023. № 1. С. 58-73. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600676

Под агрогенной эвтрофикацией почвы понимается ее искусственное обогащение органическим углеродом и питательными элементами в результате внесения минеральных и органических удобрений с целью повышения плодородия почвы и продуктивности растений. Эвтрофикация серой лесной почвы (Luvic Retic Greyzemic Phaeozems (Loamic)) создавалась ежегодным внесением возрастающих доз минеральных (N 90–360, P2O5 75–300 и K2O 100–400 кг/га) и органических (свежий навоз крупного рогатого скота от 25 до 100 т/га) удобрений под культуры пятипольного севооборота в течение девяти лет микрополевого опыта. Количество внесенного с навозом NPK было приблизительно равным соответствующим дозам минеральных удобрений. Скорость обогащения почвы Сорг при минеральной и органической системах удобрения составляла соответственно 0.29–0.38 и 0.76– 1.56 г/(кг год), Nобщ – 0.04–0.06 и 0.06–0.09 г/(кг год), подвижным P2O5 – 4–57 и 11–55 мг/(кг год), подвижным K2O – 5–44 и 6–31 мг/(кг год). Дозы удобрений при обеих системах были самым значимым фактором накопления в почве азота нитратов, подвижных форм фосфора и калия, тогда как накопление Nобщ контролировалось длительностью применения удобрений. Содержание Сорг в почве при органическом и минеральном удобрении зависело от дозы навоза и от длительности внесения NPK соответственно. Эвтрофикация почвы минеральными удобрениями сопровождалась уменьшением pH почвы, а эвтрофикация органическими удобрениями, наоборот, вела к увеличению pH. Подчеркивается, что переудобренность и многолетнее применение удобрений являются главными факторами развития почвенной эвтрофикации и сопутствующего изменения pH почвы.

Ключевые слова: серая лесная почва, Сорг, Nобщ, N– подвижный P2O5, подвижный K2O, pH

почвы, переудобренность

К. В. Павлов, Е.В. Морачевская, А.П. Власова, Н.А. Манучарова Микробиологическая активность чернозема при совместном применении хлорида калия с азотными удобрениями // Почвоведение. 2023. № 1. С. 74-80. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600822

С целью оценки возможного токсического эффекта от хлорида калия, применяемого совместно с минеральными азотными удобрениями, изучалась структурная и функциональная составляющие микробного комплекса чернозема, в частности, его прокариотный компонент. Объектом исследований являлись почвенные образцы чернозема типичного, отобранные из вегетационного опыта с вариантов с внесением азотно-фосфорных и азотно-фосфорно-калийных удобрений. Для получения устойчивого действия легкорастворимых солей на микробное сообщество почвы проведено долгосрочное компостирование почвенных образцов при чередовании циклов увлажнения и высушивания почвы. В течение первых двух лет компостирования обнаружено подавление эмиссии диоксида углерода, которое нивелировалось только спустя 5 лет. Первоначальное сокращение эмиссии углекислого газа, как и активности денитрификации, достигало двукратных значений. Негативный эффект проявлялся при содержании в почве хлоридов и нитратов существенно ниже градации, установленной для слабозасоленных почв. Длительное компостирование образцов плодородного чернозема под действием хлорида калия привело к уменьшению численности и биомассы метаболически активного прокариотного комплекса, что подтверждает его токсическое действие на микробное сообщество почвы. Определены устойчивые и чувствительные к повышенному содержанию хлоридов и нитратов в почве представители прокариотного комплекса. Среди представителей домена Bacteria практически все оказались чувствительными за исключением двух филлумов Firmicutes и Verrucomicrobia. Для некоторых представителей филогенетической группы Actinobacteria чувствительность к ионам хлора подтверждается на родовом уровне (Streptomyces и Micromonospora). Для домена Archaea представители филума Euryarchaeota выявляются как наиболее устойчивые к наличию хлоридов. Таким образом, подавление микробиологической активности чернозема при внесении хлорида калия объясняет выявленное ранее уменьшение доступности питательных элементов для растений.

Ключевые слова: Каменная степь, прокариотный комплекс, минеральные удобрения, эмиссия диоксида углерода, активность денитрификации, Voronic Chernozem

Деградация, восстановление и охрана почв

А. Неаман, К. Яньезс Дождевые черви в экологической оценке почв, загрязненных меднодобывающей промышленностью в Чили: обобщение авторских исследований // Почвоведение. 2023. № 1. С. 81-88. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600627

Почвенная фауна может служить эффективным инструментом для экологической оценки почв. Из организмов, используемых для анализа токсичности металлов, металлоидов и других поллютантов, особое место занимает навозный червь Eisenia fetida L. Многие исследования показывают, что концентрации металлов и металлоидов, оказывающиеся токсичными для дождевых червей, были на порядок ниже в искусственно загрязненных почвах, чем в техногенно загрязненных почвах. Новизна наших исследований заключается в использовании нативных техногенно загрязненных почв для получения оценок токсичности. Обобщены результаты двух экспериментов, демонстрирующие возможность использования навозного червя для экологической оценки почв, загрязненных металлами и металлоидами вследствие деятельности медных горнодобывающих предприятий в центральном районе Чили. Основным загрязнителем в этих почвах следует считать медь, однако мышьяк в загрязненных почвах также присутствует, поскольку он также обычно входит в состав медных руд. Установлено, что в краткосрочном тесте повышенное содержание меди предопределило избегание почв червями E. fetida. Однако в долгосрочных экспериментах более токсичным элементом для размножения червей оказался мышьяк, а эффект меди был менее выражен. Представлены результаты определения порогов токсичности меди и мышьяка для E. fetida в нативных техногенно загрязненных почвах.

Ключевые слова: токсичность, медь, мышьяк, Eisenia fetida L., зависимости доза-эффект, Dystric

Arenosols, Eutric Fluvisols

Е. В. Кузина, Г. Ф. Рафикова, С. Р. Мухаматдьярова, Ю. Ю. Шарипова, Т. Ю. Коршунова Биологическая активность чернозема выщелоченного при нефтяном и хлоридно-натриевом загрязнении и влияние на нее обработки галотолерантыми бактериями-нефтедеструкторами // Почвоведение. 2023. № 1. С. 89-101. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600718

Загрязнение почв нефтью часто сопровождается загрязнением сточными водами нефтепромыслов, содержащими значительное количество NaCl, что усиливает негативное воздействие углеводородов на почву, растения и почвенную микробиоту. Поэтому для биотехнологической очистки таких комплексно контаминированных почв следует использовать устойчивые к засолению углеводородокисляющие бактерии. В модельном эксперименте изучено влияние искусственного загрязнения нефтью (5%) и хлоридом натрия (1 и 3%) и их сочетаниями, а также биоремедиации с использованием галотолерантных углеводородокисляющих бактерий на биологическую активность чернозема выщелоченного (Luvic Chernozem). Контаминация почвы всеми видами загрязнения увеличивала ее фитотоксичность, при этом бактеризация не оказывала положительного эффекта на этот показатель в присутствии NaCl, а также при комбинированном загрязнении, но способствовала уменьшению токсичности для растений нефтесодержащей почвы. Наиболее чувствительными к присутствию нефти и/или NaCl были актиномицеты, численность которых уменьшалось на 1–2 порядка. Интродукция микроорганизмов усиливала разложение углеводородов, в том числе в комплексно загрязненной почве на 10.5–31.8%. Наличие поллютантов подавляло активность почвенных ферментов. Бактеризация способствовала некоторому повышению уровня активности каталазы в почве с нефтью, восстанавливала активность уреазы в нефтесодержащей почве и при совместном действии поллютантов и увеличивала активность инвертазы при комбинированном загрязнении.

Ключевые слова: нефть, засоление, биодеструкция, фитотоксичность, активность почвенных ферментов

Н.Д. Ананьева, Р.Ю. Хатит, К.В. Иващенко, С.В. Сушко, А.Ю. Горбачева, А.В. Долгих, М.С. Кадулин, Ю.Л. Сотникова, В.И. Васенев, А.Е. Комарова, А.В. Юдина, Э.А. Довлетярова Биофильные элементы (СNР) и дыхательная активность микробного сообщества почв городских лесопарков Москвы и пригородных лесов // Почвоведение. 2023. № 1. С. 102-117. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600780

В шести лесопарках Москвы и четырех пригородных фоновых лесах (по 5 площадок в каждом, n = 50) оценены почвенные физические, химические свойства и микробиологические характеристики верхнего 10-сантиметрового слоя в совокупности с фитоценотическими показателями. Определено содержание углерода (С), азота (N) и фосфора (Р) в почве и микробной биомассе. Выявлено, что в лесопарках по сравнению с фоновыми лесами возрастает плотность почвы, значение рН, содержание N– Са и тяжелых металлов (Pb, Cu, Ni, Zn). В почве лесопарков отмечено уменьшение содержания С микробной биомассы (Смик), скорости ее базального дыхания (БД) и доступности микроорганизмам С и N (Cмик/С, Nмик/N, БД/C). Регрессионный анализ показал, что изменение почвенных микробиологических характеристик связано, главным образом, с уменьшением обилия лиственного опада и содержания в почве доступного С (13–35% объясненной дисперсии). Дыхательный отклик почвенных микроорганизмов на внесение легкодоступных органических субстратов (углеводов, карбоновых и фенольных кислот, аминокислот, аминосахаров) в лесопарках и фоновых лесах значимо не различался. В почвах лесопарков также не выявлено изменений в микробной минерализации и иммобилизации P (Pмик, Рмик/Р). В условиях урбанизации в почвах лесных экосистем происходит уменьшение интенсивности процессов, связанных с циклами С и N. По-видимому, такие изменения обусловлены рекреационной нагрузкой и существующей практикой ухода за зелеными насаждениями, что приводит к сокращению количества опавшей листвы по сравнению с загородными лесами.

Ключевые слова: городские почвы, зеленая инфраструктура, микробная биомасса, минерализация органического вещества, загрязнение

В. Д. Приходько, К. Ш. Казеев, В.В. Вилкова, М. С. Нижельский, С. И. Колесников Изменение активности ферментов в постпирогенных почвах // Почвоведение. 2023. № 1. С. 118-128. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600743

Представлены данные по изменению ферментативной активности почв при пирогенном воздействии в модельных экспериментах, имитирующих природные пожары. В лабораторных и естественных условиях выполнена серия опытов, направленных на изучение пирогенного ингибирования активности ферментов и динамики их восстановления в постпирогенных почвах. Объектами исследования явились песчаная почва (серопески, Arenosol) и чернозем миграционно-сегрегационный (Haplic Chernozem (Loamic, Pachic)) Ростовской области. Модельные опыты выполнены путем обработки почвенных образцов пламенем газовой горелки (количество теплоты 87–435 × 103 Дж) и пирогенного воздействия при горении древесного топлива (10–279 × 106 Дж). В первом случае продолжительность воздействия составила от 1 до 5, во втором – от 1 до 120 мин. Выявлен отклик ферментов (каталазы, инвертазы, уреазы, пероксидазы и фосфатазы) на воздействие низкотемпературной плазмы (1–120 мин), который отличался в зависимости от группы фермента и степени воздействия. Установлено, что глубина проникновения термического воздействия при имитации пожаров ограничивается верхним слоем почвы (0–10 см), а радиус распространения относительно источника горения не превышает 20 см. Температурные значения варьировали в зависимости от времени, источника воздействия и количества топлива (400–600°C). Песчаные почвы и чернозем нагревались и остывали с разной скоростью. Выявлена обратная зависимость активности каталазы, инвертазы и уреазы от интенсивности воздействия пирогенного фактора. Прослежена динамика восстановления активности ферментов в постпирогенных почвах. Активность инвертазы восстанавливается быстрее, чем активность каталазы и уреазы, но полного восстановления спустя год не происходит. Полученные результаты свидетельствуют о значительно пролонгированном эффекте ингибирования ферментативной активности при имитации природных пожаров.

Ключевые слова: пожары, пал, биологические индикаторы, ферментативная активность

Скачать

Как в полупустыне вырастить оазис — «zavolgskiestepi», новости Александрово-Гайского района

8:13
3 июня

Елена БИСАЛИЕВА

Среда обитания

Твитнуть

Запинить

Лайкнуть

Отправить

В природе полупустыня, где «посчастливилось» нам жить, – зона со скудной растительностью. Ещё бы палящее солнце, обжигающий зной, ветер и редкие дожди летом (порой их вообще не бывает) и стужа зимой – условия для растений да и людей экстремальные. Но, встречаясь с увлечёнными огородниками и садоводами, автор статьи каждый раз убеждается в том, что при должном уходе и бережной заботе даже в зоне рискового земледелия можно вырастить оазис.

Такой островок пышной зелени произрастает во дворе Анны Медведевой. Здесь по соседству с уже привычными для алгайцев вишнями, грушами, яблонями устремляются ввысь и экзотичные для нашего климата дальневосточные ели (уроженки с берега Байкала), сосны, можжевельник, дубы, березы, орешник, деревца краснолиственного и зеленолиственного фундука, грецкого ореха (их саженцы садовод вырастила из орехов), кустарники снежноягодника и голубики, спиреи, прихотливой в уходе садовой смородины… Список деревьев и кустарников, растущих на приусадебном участке нашей героини, можно продолжать очень долго. Заметим одно: во дворе ветерана педагогического труда, химика по образованию, необыкновенный лесной воздух, насыщенный озоном: дышишь — не надышишься!

Впрочем, как и не устанешь перечислять виды цветов, радующих глаз хозяйки и её гостей. Скоро зацветут десятки кустов роз, клематисы разных сортов. А вот благородные, королевского вида, ирисы (крупные, мясистые с огромными цветками) уже привлекают к себе внимание не только размером, но и цветом: небесно-голубые, белоснежные, иссиня-черные, розовые, ярко-желтые (болотный ирис из Балакова) – такие расцветки весеннего многолетника автор этого повествования видела впервые. Красуются под елями и шары пьянящих ароматом пионов.

К слову сказать, главное условие произрастания хвойных деревьев – слабокислая почва.
«Определить кислотность почвы в домашних условиях очень просто. В остывший отвар листьев вишни (на 1 стакан используется 4-5 листочков) помещаем образец почвы, которую вы хотите проверить. Далее ориентируемся по цвету. Если вода в стакане стала красной – почва кислая, синей – слабокислая, зелёной – нейтральная. Окислить почву поможет добавление верхового торфа (рыжего цвета). И ещё важно, хвойные деревья регулярно поливать и купать», — делится лайфхаком и советом садовод.

А чтобы получить хороший урожай «глазастого» корнеплода, Анна Федоровна в каждую лунку добавляет по одной лопате навоза, горсть двойного суперфосфата, не более 15 гр. аммиачной селитры и древесной золы, шелуху лука и чеснока, скорлупу яиц, которые рачительная огородница собирает в течение зимы. Затем все перемешивает и добавляет горсть конского помёта. Поверх помёта укладывает листья одуванчика, лопуха или крапивы. И только после этого бросает клубень в лунку и, полив его 1 литром воды, закрывает картошку землёй.

Если же вдруг у вашего у картофеля ботва светло-зеленого цвета, ей не хватает азота. Подкормите каждый куст раствором азофоски 1 ст. ложка на ведро воды.

Этот способ поможет восполнить недостаток азота и у клубники.

Увеличение количества осадков усиливает дыхание почвы в полузасушливых пастбищах на Лёссовом плато, Китай

Африн и Сингх (2019) Африн Т., Сингх Х. Влияет ли изменение количества осадков на реакцию дыхания почвы? Исследование сконструированной захваченной и не захваченной экосистемы тропических пастбищ. Экологические показатели. 2019;102:84–94. doi: 10.1016/j.ecolind.2019.02.022. [CrossRef] [Google Scholar]

Ahlström et al. (2015) Альстрем А., Раупах М.Р., Шургерс Г., Смит Б., Арнет А., Юнг М., Райхштейн М., Канаделл Дж.Г., Фридлингштейн П., Джейн А.К., Като Э., Поултер Б., Ситч С., Стокер Б.Д., Виови Н., Ван Ю. , Wiltshire A, Zaehle S, Zeng N. Доминирующая роль полузасушливых экосистем в тенденциях и изменчивости наземного CO ₂ раковина. Наука. 2015; 348: 895–899. doi: 10.1126/science.aaa1668. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Almagro et al. (2009) Almagro M, Lopez J, Querejeta JI, Martinez-Mena M. Температурная зависимость оттока CO ₂ из почвы сильно регулируется сезонными моделями доступности влаги в средиземноморской экосистеме. Почвенная биология и биохимия. 2009; 41: 594–605. doi: 10.1016/j.soilbio.2008.12.021. [CrossRef] [Google Scholar]

Alwyn et al. (2008) Олвин С., Бриджит А.Е., Альберт Т., Клаус Б. Контрастное влияние повторяющейся летней засухи на отток почвенного углерода в гидратных и мезонных почвах вересковых пустошей. Биология глобальных изменений. 2008; 14: 2388–2404. doi: 10.1111/j.1365-2486.2008.01643.x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Бачар и др. (2010) Бачар А., Аль-Ашхаб А., Соарес М.И.М., Скларз М.Ю., Анхель Р., Унгар Э.Д., Гиллор О. Обилие и разнообразие микробов в почве при низком градиенте осадков. Микробная экология. 2010;60:453–461. doi: 10.1007/s00248-010-9727-1. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Balogh et al. (2011) Балог Дж., Пинтер К., Фоти С., Черхалми Д., Папп М., Надь З. Зависимость дыхания почвы от влажности почвы, содержания глины, органического вещества почвы и поглощения CO ₂ на сухих пастбищах. Почвенная биология и биохимия. 2011;43:1006–1013. doi: 10.1016/j.soilbio.2011.01.017. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Бун и др. (1998) Бун Р.Д., Надельхоффер К.Дж., Канари Дж.Д., Кэй Дж.П. Корни оказывают сильное влияние на температурную чувствительность дыхания почвы. Природа. 1998; 396: 570–572. дои: 10.1038/25119. [CrossRef] [Google Scholar]

Bremner & Mulvaney (1982) Bremner DC, Mulvaney JM. Методы анализа почвы. Американское агрономическое общество, Американское общество почвоведов; Madison: 1982. [Google Scholar]

Чао (1984) Чао А. Непараметрическая оценка количества классов в популяции. Скандинавский статистический журнал. 1984;4:265–270. [Google Scholar]

Classen et al. (2015) Classen AT, Sundqvist MK, Henning JA, Newman GS, Moore JAM, Cregger MA, Moorhead LC, Patterson CM. Прямое и косвенное воздействие изменения климата на почвенные микробы и взаимодействия между почвенными микробами и растениями: что нас ждет впереди? Экосфера. 2015; 6:1–21. doi: 10.1890/es15-00217.1. [CrossRef] [Google Scholar]

Crowther & Bradford (2013) Crowther TW, Bradford MA. Термическая акклиматизация широко распространенных гетеротрофных почвенных микробов. Экологические письма. 2013;16:469–477. doi: 10.1111/ele.12069. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Emmett et al. (2004) Эммет Б.А., Бейер С., Эстиарте М., Тиетема А., Кристенсен Х.Л., Уильямс Д., Пеньюэлас Дж. , Шмидт И., Соверби А. Реакция почвенных процессов на изменение климата: результаты исследований манипулирования кустарниками поперек градиента окружающей среды. Экосистемы. 2004; 7: 625–637. doi: 10.1007/s10021-004-0220-x. [CrossRef] [Google Scholar]

Felton, Knapp & Smith (2019) Felton AJ, Knapp AK, Smith MD. Реакция углеродного обмена мезонного пастбища на экстремальный градиент осадков. Экология. 2019;189:565–576. doi: 10.1007/s00442-018-4284-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Feng, An & Wang (2006) Feng Z, An C, Wang H. Климатические и экологические изменения в голоцене в засушливых и полузасушливых районах Китая: обзор. Голоцен. 2006; 16: 119–130. doi: 10.1191/0959683606hl912xx. [CrossRef] [Google Scholar]

Fernandez et al. (2006) Фернандес Д.П., Нефф Дж.К., Белнап Дж., Рейнольдс Р.Л. Почвенное дыхание в условиях холодной пустыни плато Колорадо (США): абиотические регуляторы и пороги. Биогеохимия. 2006; 78: 247–265. doi: 10.1007/s10533-005-4278-0. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Фишлин и др. (2007) Фишлин А., Мидгли Г.Ф., Прайс Дж.Т., Лиманс Р., Гопал Б., Терли С., Раунсевелл М.Д.А., Дубе О.П., Таразона Дж., Величко А. Экосистемы, их свойства, товары и услуги. Издательство Кембриджского университета; Cambridge: 2007. [Google Scholar]

Frank et al. (2015) Франк Д., Райхштейн М., Бан М., Тонике К., Франк Д., Махеча М.Д., Смит П., Вельде М.В., Викка С., Бабст Ф., Бир С., Бухманн Н., Канаделл Дж. Г., Сиаис П., Крамер В., Ибром А. , Миглиетта Ф., Поултер Б., Раммиг А., Сеневиратен С.И., Вальц А., Ваттенбах М., Завала М.Г., Цшайшлер Дж. Влияние экстремальных климатических явлений на наземный углеродный цикл: концепции, процессы и потенциальное воздействие в будущем. Биология глобальных изменений. 2015;21:2861–2880. doi: 10.1111/gcb.12916. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Gao et al. (2016) Gao Q, Guo Y, Xu H, Ganjurjav H, Li Y, Wan Y, Qin X, Ma X, Liu S. Изменение климата и его влияние на распределение растительности и чистую первичную продуктивность альпийской экосистемы в Цинхай- Тибетское плато. Наука о полной окружающей среде. 2016; 554:34–41. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.02.131. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Garrett et al. (2006) Гаррет К.А., Денди С.П., Фрэнк Э.Е., Роуз М.Н., Трэверс С.Э. Влияние изменения климата на болезни растений: от генома к экосистеме. Ежегодный обзор фитопатологии. 2006;44:489–509. doi: 10.1146/annurev.phyto.44.070505.143420. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Geng et al. (2012) Geng Y, Wang Y, Yang K, Wang S, Zeng H, Baumann F, Kuehn P, Scholten T, He J. Дыхание почвы на тибетских альпийских пастбищах: подземная биомасса и влажность почвы, но не температура почвы, лучше всего объясняют масштабные узоры. ПЛОС ОДИН. 2012;7:e34968. doi: 10.1371/journal.pone.0034968. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Gerten et al. (2008) Гертен Д., Луо И., Ле Мэр Дж., Партон В.Дж., Кео С., Венг Э., Бейер С., Сиаис П., Крамер В., Дюкс Дж. С., Хэнсон П.Дж., Кнапп А.А.К., Линдер С., Непстад Д., Рустад Л., Сауэрби A. Смоделированное воздействие осадков на динамику углерода и воды в экосистемах в различных климатических зонах. Биология глобальных изменений. 2008; 14: 2365–2379. doi: 10.1111/j.1365-2486.2008.01651.x. [CrossRef] [Google Scholar]

Хорошо (1953) Хорошо IJ. Популяционные частоты видов и оценка популяционных параметров. Биометрика. 1953; 40: 237–264. doi: 10.1093/биомет/40.3-4.237. [CrossRef] [Google Scholar]

Hawkins et al. (2003) Хокинс Б.А., Филд Р., Корнелл Х.В., Карри Д.Дж., Геган Дж.Ф., Кауфман Д.М., Керр Дж.Т., Миттельбах Г.Г., Обердорф Т., О’Брайен Э.М., Портер Э.Е., Тернер Д.Р.Г. Энергия, вода и широкомасштабные географические модели видового богатства. Экология. 2003;84:3105–3117. дои: 10.1890/03-8006. [CrossRef] [Google Scholar]

Huang et al. (2015) Huang J, Ji M, Xie Y, Wang S, He Y, Ran J. Глобальное изменение полузасушливого климата за последние 60 лет. Динамика климата. 2015;46:1131–1150. doi: 10.1007/s00382-015-2636-8. [CrossRef] [Google Scholar]

IPCC (2001) IPCC . В: Изменение климата 2001: научная основа. Houghton J, Ding Y, Griggs D, Noguer M, Van der Linden P, Dai X, Maskell K, Johnson C, редакторы. Пресс-синдикат Кембриджского университета; Кембридж: 2001. [Google Scholar] 9.0003

Цзин и др. (2010) Jing X, Huang J, Wang G, Higuchi K, Bi J, Sun Y, Yu H, Wang T. Воздействие облаков и аэрозолей на чистый обмен CO ₂ в экосистеме над полузасушливым лессовым плато на северо-западе Китая . Химия атмосферы и физика. 2010;10:8205–8218. doi: 10.5194/acp-10-8205-2010. [CrossRef] [Google Scholar]

Kang et al. (2000) Канг С., Ким С., О С., Ли Д. Прогнозирование пространственных и временных закономерностей температуры почвы на основе топографии, поверхностного покрова и температуры воздуха. Лесная экология и управление. 2000; 136: 173–184. дои: 10.1016/S0378-1127(99)00290-Х. [CrossRef] [Google Scholar]

Knapp et al. (2002) Кнапп А.К., Фэй П.А., Блэр Дж.М., Коллинз С.Л., Смит М.Д., Карлайл Д.Д., Харпер К.В., Даннер Б.Т., Летт М. С., Маккаррон Дж.К. Изменчивость осадков, круговорот углерода и разнообразие видов растений на мезонных пастбищах. Наука. 2002; 298:2202–2205. doi: 10.1126/science.1076347. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Lellei-Kovács et al. (2011) Леллей-Ковач Э., Ковач-Ланг Э., Ботта-Дукат З., Калапос Т., Эмметт Б., Бейер К. Пороговые значения и интерактивное влияние влажности почвы на температурную реакцию дыхания почвы. Европейский журнал почвенной биологии. 2011;47:247–255. doi: 10.1016/j.ejsobi.2011.05.004. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Лемос и др. (2011) Лемос Л.Н., Фулторп Р.Р., Триплетт Э.В., Роеш ЛФВ. Переосмысление анализа микробного разнообразия в эпоху высокопроизводительного секвенирования. Журнал микробиологических методов. 2011;86:42–51. doi: 10.1016/j.mimet.2011.03.014. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Li et al. (2017) Li G, Han H, Du Y, Hu D, Xia J, Niu S, Li X, Wan S. Влияние потепления и увеличения количества осадков на чистую продуктивность экосистемы: долгосрочный манипулятивный эксперимент на полузасушливых пастбищах. Сельскохозяйственная и лесная метеорология. 2017;232:359–366. doi: 10.1016/j.agrformet.2016.09.004. [CrossRef] [Google Scholar]

Liu et al. (2016) Liu L, Wang X, Lajeunesse MJ, Miao G, Piao S, Wan Q, Wu Y, Wang Z, Yang S, Li P, Deng M. Межбиомный синтез дыхания почвы и его детерминант при моделировании осадков изменения. Биология глобальных изменений. 2016;22:1394–1405. doi: 10.1111/gcb.13156. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Maes & Steppe (2012) Maes WH, Steppe K. Оценка эвапотранспирации и стресса от засухи с помощью наземного теплового дистанционного зондирования в сельском хозяйстве: обзор. Экспериментальная ботаника. 2012;63:4671–4712. дои: 10.1093/jxb/ers.165. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Национальная служба исследования почв (1993) Национальная служба исследования почв . Почвы Китая. Китайская сельскохозяйственная пресса; Пекин: 1993 г. (на китайском языке) [Google Scholar]

Niu et al. (2019) Ню Ф., Чен Дж., Сюн П., Ван З., Чжан Х., Сюй Б. Реакция дыхания почвы на импульсы дождя в естественном пастбищном сообществе на полузасушливом Лёссовом плато Китая. Катена. 2019;178:199–208. doi: 10.1016/j.catena.2019.03.020. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

O’Gorman & Schneider (2009) O’Gorman PA, Schneider T. Физическая основа увеличения количества экстремальных осадков в моделировании изменения климата 21-го века. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2009;106:14773–14777. doi: 10.1073/pnas.0907610106. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Ozalp, Erdogan Yuksel & Yuksek (2016) Ozalp M, Erdogan Yuksel E, Yuksek T. Изменения свойств почвы после преобразования леса в пастбище на горе Шачинка, Артвин , Турция. Деградация и развитие земель. 2016;27:1007–1017. doi: 10.1002/ldr.2353. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Pall, Allen & Stone (2006) Pall P, Allen MR, Stone DA. Проверка ограничения Клаузиуса-Клапейрона на изменения количества экстремальных осадков при потеплении CO ₂. Динамика климата. 2006; 28: 351–363. doi: 10.1007/s00382-006-0180-2. [CrossRef] [Google Scholar]

Peng et al. (2009) Peng S, Piao S, Wang T, Sun J, Shen Z. Температурная чувствительность дыхания почвы в различных экосистемах Китая. Почвенная биология и биохимия. 2009;41:1008–1014. doi: 10.1016/j.soilbio.2008.10.023. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Poulter et al. (2014) Poulter B, Frank D, Ciais P, Myneni RB, Andela N, Bi J, Broquet G, Canadell JG, Chevallier F, Liu Y, Running SW, Sitch S, Van der Werf GR. Вклад полузасушливых экосистем в межгодовую изменчивость глобального углеродного цикла. Природа. 2014;509:600–603. doi: 10.1038/nature13376. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Qiu et al. (2009) Qiu L, Zhang X, Cheng J, Han X. Влияние 22-летнего восстановления растительности на качество почвы в полузасушливых районах Лёссового плато. Африканский журнал биотехнологии. 2009 г.;8:6896–6907. doi: 10.4314/ajb.v8i24.68773. [CrossRef] [Google Scholar]

R Core Team (2013) R Core Team . Вена: R Foundation for Statistical Computing; 2013. [Google Scholar]

Schlesinger & Andrew (2000) Schlesinger WH, Andrew JA. Почвенное дыхание и глобальный углеродный цикл. Биогеохимия. 2000;48:7–20. doi: 10.1023/A:1006247623877. [CrossRef] [Google Scholar]

Schwinning & Sala (2004) Schwinning S, Sala OE. Иерархия ответов на импульсы ресурсов в засушливых и полузасушливых экосистемах. Экология. 2004; 141: 211–220. doi: 10.1007/s00442-004-1520-8. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

Шипли и Мезиан (2002) Шипли Б., Мезиан Д. Гипотеза сбалансированного роста и аллометрия распределения биомассы листьев и корней. Функциональная экология. 2002; 16: 326–331. doi: 10.1046/j.1365-2435.2002.00626.x. [CrossRef] [Google Scholar]

Thomey et al. (2011) Thomey ML, Collins SL, Vargas R, Johnson JE, Brown RF, Natvig DO, Friggens MT. Влияние изменчивости осадков на чистую первичную продукцию и дыхание почвы на пастбищах пустыни Чиуауа. Биология глобальных изменений. 2011;17:1505–1515. doi: 10.1111/j.1365-2486.2010.02363.x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Тревес и др. (2003) Тревес Д.С., Ся Б., Чжоу Дж., Тидже Дж.М. Двухвидовая проверка гипотезы о том, что пространственная изоляция влияет на микробное разнообразие в почве. Микробная экология. 2003;45:20–28. doi: 10.1007/s00248-002-1044-x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Wang et al. (2013) Ван С., Фу Б., Гао Г., Лю Ю., Чжоу Дж. Реакция почвенной влаги в различных типах земного покрова на дождевые осадки в водосборной площади с восстановлением растительности на Лёссовом плато, Китай. Катена. 2013; 101:122–128. doi: 10.1016/j.catena.2012.10.006. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Ван и др. (2012) Ван С., Фу Б., Гао Г., Чжоу Дж. Гидрологические реакции различных типов земного покрова в водосборном бассейне с восстановлением растительности на Лёссовом плато, Китай. Дискуссии по гидрологии и наукам о системе Земли. 2012;9:5809–5835. doi: 10.5194/hessd-9-5809-2012. [CrossRef] [Google Scholar]

Wang et al. (2014) Wang X, Liu L, Piao S, Janssens IA, Tang J, Liu W, Chi Y, Wang J, Xu S. Дыхание почвы при потеплении климата: дифференциальная реакция гетеротрофного и автотрофного дыхания. Биология глобальных изменений. 2014;20:3229–3237. doi: 10.1111/gcb.12620. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Wang et al. (2020) Wang Y, Li J, Jing L, Zhang Y, Zhang J. Влияние различных способов обработки осадков на экологическую химию почвы и микробное разнообразие на Лёссовом плато. Acta Ecologica Sinica. 2020;40:1517–1531. doi: 10.5846/stxb201902150270. (на китайском языке) [CrossRef] [Google Scholar]

Wu et al. (2011) Wu Z, Dijkstra P, Koch GW, Peñuelas J, Hungate BA. Реакция наземных экосистем на изменение температуры и осадков: метаанализ экспериментальных манипуляций. Биология глобальных изменений. 2011;17:927–942. doi: 10.1111/j.1365-2486.2010.02302.x. [CrossRef] [Google Scholar]

Wu et al. (2009) Wu S, Yin Y, Zhao D, Huang M, Shao X, Dai E. Воздействие будущего изменения климата на наземные экосистемы в Китае. Международный журнал климатологии. 2009; 30: 866–873. doi: 10.1002/joc.1938. [CrossRef] [Google Scholar]

Yuan et al. (2017) Yuan Z, Jiao F, Shi X, Sardans J, Delgado-Baquerizo M, Maestre FT, Reich PB, Peñuelas J. Экспериментальные и наблюдательные исследования обнаруживают противоположную реакцию питательных веществ почвы на изменение климата. Элиф. 2017; 6:1–19. doi: 10.7554/eLife.23255. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Yuste et al. (2007) Юсте Дж. К., Балдокки Д. Д., Гершенсон А., Гольдштейн А., Миссон Л., Вонг С. Микробное почвенное дыхание и его зависимость от поступления углерода, температуры и влажности почвы. Биология глобальных изменений. 2007;13:2018–2035. doi: 10.1111/j.1365-2486.2007.01415.x. [CrossRef] [Google Scholar]

Zhang et al. (2010) Чжан Л., Чен И., Чжао Р., Ли В. Значение температуры и содержания влаги в почве для дыхания почвы в трех пустынных экосистемах на северо-западе Китая. Журнал засушливых сред. 2010;74:1200–1211. doi: 10.1016/j.jaridenv.2010.05.031. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Чжан и др. (2016) Zhang C, Liu G, Xue S, Wang G. Динамика сообщества почвенных бактерий отражает изменения в растительном сообществе и свойствах почвы во время вторичной смены заброшенных сельскохозяйственных угодий на Лёссовом плато. Почвенная биология и биохимия. 2016;97:40–49. doi: 10.1016/j.soilbio.2016.02.013. [CrossRef] [Google Scholar]

Zhang et al. (2019a) Zhang L, Zheng Q, Liu Y, Liu S, Yu D, Shi X, Xing S, Chen H, Fan X. Совместное воздействие температуры и осадков на изменения органического углерода в почве на возвышенностях восточного Китая. Геодерма. 2019а; 337:1105–1115. doi: 10.1016/j.geoderma.2018.11.026. [CrossRef] [Google Scholar]

Zhang et al. (2019b) Zhang R, Zhao X, Zuo X, Qu H, Degen AA, Luo Y, Ma X, Chen M, Liu L, Chen J. Воздействие осадков на потоки углерода в экосистеме пустынно-луговых угодий во Внутренней Монголии, Китай. Журнал геофизических исследований-Атмосферы. 2019b;124:1266–1276. дои: 10.1029/2018JD028419. [CrossRef] [Google Scholar]

Zhao, Chen & Ma (2014) Zhao T, Chen L, Ma Z. Моделирование исторического и прогнозируемого изменения климата в засушливых и полузасушливых районах с помощью моделей CMIP5. Вестник науки. 2014;59: 412–429. doi: 10.1007/s11434-013-0003-x. [CrossRef] [Google Scholar]

Zimmermann et al. (2010) Циммерманн М., Меир П., Берд М.И., Малхи Ю., Ккахуана AJQ. Временная изменчивость и климатическая зависимость дыхания почвы и его компонентов вдоль 3000-метрового градиента тропического леса. Глобальные биогеохимические циклы. 2010;24:GB4012. doi: 10.1029/2010GB003787. [CrossRef] [Google Scholar]

Исследователи открыли новый способ замены биокорки, поврежденной в результате деятельности человека — ScienceDaily

В засушливых районах юго-запада Америки под нашими ногами лежит невидимый мир. Биокорки, или биологические корки почвы, представляют собой сообщества живых организмов. К таким трудолюбивым микробам относятся цианобактерии, зеленые водоросли, грибы, лишайники и мхи, образующие тонкий слой на поверхности почв в засушливых и полузасушливых экосистемах.

Биокорки играют решающую роль в поддержании здоровья почвы и устойчивости экосистем, но в настоящее время они находятся под угрозой. Деятельность человека, включая сельское хозяйство, урбанизацию и использование внедорожников, может привести к деградации биокорки, что имеет долгосрочные последствия для этой хрупкой окружающей среды. Изменение климата также создает нагрузку на биокорки, которые изо всех сил пытаются приспособиться к солнечному свету и обжигающей жаре в засушливых ландшафтах, таких как пустыня Сонора.

Теперь Ферран Гарсия-Пишель и его студент из Университета штата Аризона предлагают инновационный подход к восстановлению здоровой биокорки. Идея состоит в том, чтобы использовать новые и существующие фермы солнечной энергии в качестве питомников для производства свежей биокорки.

Надежно защищенные от солнца массивами солнечных батарей, как отдыхающие на пляже под зонтиком, биокорки защищены от чрезмерного тепла и могут процветать и развиваться. В конечном итоге вновь образовавшиеся биокорки можно использовать для восполнения засушливых земель там, где такие почвы были повреждены или разрушены.

Помощь почве пустыни

В ходе экспериментального исследования исследователи ASU приспособили пригородную солнечную ферму в нижней части пустыни Сонора в качестве экспериментальной питательной среды для биокорки. В ходе трехлетнего исследования фотоэлектрические панели способствовали образованию биокорки, удвоению биомассы биокорки и утроению биокоркового покрова по сравнению с открытыми участками с аналогичными характеристиками почвы.

Когда собирали биокорки, естественное восстановление было умеренным, для полного восстановления без вмешательства требовалось около 6-8 лет. Однако, когда убранные площади были повторно инокулированы, восстановление происходило намного быстрее, при этом покрытие биокоркой достигало уровня, близкого к исходному, в течение одного года.

Исследователи подчеркивают, что использование аналогичных, но более крупных солнечных ферм может обеспечить недорогой, малотравматичный и высокопроизводительный метод регенерации биокорки и расширения подходов к восстановлению почвы до региональных масштабов. Свой новаторский подход они назвали «крустивольтаика».

По оценкам исследования, использование трех крупнейших солнечных ферм в округе Марикопа, штат Аризона, в качестве питомников биокорки может позволить небольшому предприятию омолодить все незанятые сельскохозяйственные земли в округе, охватывающие более 70 000 гектаров, менее чем за пять лет. Помимо многих экологических преимуществ, эти усилия по восстановлению могут значительно снизить переносимую по воздуху пыль, которая в настоящее время воздействует на столичный регион Феникс.

«Эта технология может изменить правила игры в области восстановления засушливых почв», — говорит Гарсия-Пишель. «Впервые региональный масштаб у нас под рукой, и мы не можем быть более взволнованы. Кроме того, крустивольтаика представляет собой беспроигрышный подход как для сохранения засушливых земель, так и для энергетической отрасли».

Гарсия-Пишель — профессор Регентов Школы наук о жизни и директор-основатель Центра биодизайна фундаментальной и прикладной микробиомики. Центр объединяет исследователей, которые изучают совокупности микробов (или микробиомов), действующих в унисон в различных условиях, от людей до животных и растений, океанов и пустынь. Лаборатория Гарсии-Пишеля специализируется на изучении и применении микробиомов пустынной почвы.

Выводы группы опубликованы в текущем выпуске журнала Nature Sustainability , в публикации, которую совместно руководят аспирантка Ана «Мечес» Эредиа-Веласкес и бывшая аспирантка доктор Ана Хиральдо-Сильва, ныне профессор Государственный университет Наварры в Испании. Отдельный брифинг этого вклада появляется одновременно в Nature.

Живая матрица

Биокорки — это сложные экосистемы, которые исследователи только недавно начали изучать. Среди их многочисленных хозяйственных функций они стабилизируют почву, связывая частицы почвы вместе, сводя к минимуму потерю верхнего слоя почвы, вызванную ветром и водой. Они способствуют круговороту питательных веществ, фиксируя атмосферный азот — процесс, при котором газообразный азот превращается в аммиак, делая его доступным для растений. Цианобактерии, присутствующие в биокорках, являются основными организмами, ответственными за этот процесс.

Фотосинтетическая деятельность в биокорках играет роль в хранении углерода путем фиксации атмосферного углекислого газа. Этот процесс может помочь смягчить некоторые последствия изменения климата за счет удаления углекислого газа из атмосферы. Биокорки также увеличивают водоудерживающую способность почвы, позволяя большему количеству воды проникать в почву и уменьшая поверхностный сток. Это помогает улучшить доступность воды для растений и других организмов в засушливых экосистемах.

Наконец, биокорки поддерживают разнообразное сообщество микроорганизмов, которые способствуют общему биоразнообразию и устойчивости экосистемы.

Засушливые земли, которые составляют примерно 41% континентальной площади Земли, подвергаются серьезной деградации из-за деятельности человека и изменения климата. Сообщества микроорганизмов на поверхности почвы имеют жизненно важное значение для защиты и удобрения этих почв и необходимы для устойчивости засушливых земель. Однако современные методы восстановления биокорки требуют больших усилий и низкой производительности, что ограничивает их применение небольшими площадями. Существующие методы изо всех сил пытались пополнить более чем несколько сотен квадратных метров земли.

Солнечные решения

Исследования показывают, что солнечные фермы служат горячими точками биокорки, поскольку приподнятые фотоэлектрические панели создают микроклимат, подобный теплице, способствующий развитию биокорки. Хотя корковая гальваника является более медленным и зависящим от погоды методом по сравнению с питомниками из биокорки размером с теплицу, она имеет много преимуществ. Этот метод требует меньше ресурсов, минимального управления и никаких предварительных инвестиций. Действительно, согласно результатам исследования, использование крустивольтаики в 10 000 раз более рентабельно, чем современные методы.

Следующие шаги будут включать в себя внедрение крутивольтаики в региональном масштабе посредством сотрудничества ученых, сотрудничающих агентств, землепользователей и менеджеров.