Примерно между 450 г. до н.э. и 950 г. н.э. миллионы индейцев, живших в сегодняшней Амазонии, преобразовали изначально бедную почву с помощью различных процессов. На протяжении многих поколений людей почвы обогащались древесным углем от низкоинтенсивных пожаров для приготовления пищи и сжигания отходов, костей животных, битой глиняной посуды, компоста и навоза. В результате получается амазонская темная земля (ADE) или terra preta , исключительно плодородная, поскольку она богата питательными веществами и стабильным органическим веществом, полученным из древесного угля, что придает ей черный цвет.
Теперь ученые из Бразилии показывают, что ADE может быть «секретным оружием» для ускорения восстановления лесов не только в Амазонии, где с 1970-х годов было потеряно 18% или примерно 780 000 км 2 , но и во всем мире. Результаты опубликованы в Frontiers in Soil Science .
«Здесь мы показываем, что использование ADE может улучшить рост пастбищ и деревьев благодаря высокому уровню питательных веществ, а также присутствию полезных бактерий и архей в микробном сообществе почвы», — сказал соавтор Луис Фелипе Загатто. , аспирант Центра ядерной энергии в сельском хозяйстве Университета Сан-Паулу, Бразилия.
«Это означает, что знание «ингредиентов», которые делают ADE настолько плодородными, может быть применено для ускорения проектов по восстановлению окружающей среды».
Исследователи провели контролируемые эксперименты, чтобы имитировать экологическую последовательность и изменения в почве, которые происходят, когда пастбища в обезлесенных районах активно восстанавливаются в лес. Их цель состояла в том, чтобы изучить, как ADE или, в конечном итоге, почвы, микробиом которых был искусственно составлен для их имитации, могут ускорить этот процесс.
Загатто и его коллеги взяли пробы ADE на экспериментальной исследовательской станции Калдейран в бразильском штате Амазонас, а в качестве контроля — сельскохозяйственную почву в Высшей школе сельского хозяйства им. Луиса де Кейроса в штате Сан-Паулу. Они наполнили каждый из 36 четырехлитровых горшков 3 кг почвы в теплице со средней температурой 34ºC, чтобы предвидеть глобальное потепление сверх текущих температур в Амазонии между 22 и 28ºC.
Почвенный профиль темной земли Амазонки (ADE). Здесь есть черный и желтый слой.
ADE соответствует только черному слою (Источник фото: eurekalert.org)
В одну треть горшков вносили только контрольную почву, в другую треть — смесь контрольной почвы и ADE в пропорции 4:1, а в третью — 100% ADE. Чтобы имитировать пастбище, они посадили семена палисадной травы ( Urochloa brizantha ), обычного корма для скота в Бразилии, в каждый горшок и позволили ее рассаде расти в течение 60 дней. Затем срезают траву и оставляют в почве только ее корни — девственная территория для лесовосстановления в миниатюре. Затем исследователи повторно засадили каждую из трех почв семенами деревьев: либо колонизирующим видом тыквы Амбай ( Cecropia pachystachya ), либо Peltophorum dubium, типичным для вторичных лесов, либо кедровым белком ( Cedrela fissilis ), типичный для климаксного леса.
Семенам давали прорасти, а проросткам давали расти в течение 90 дней, после чего измеряли высоту, сухую массу и удлинение корней. Ученые количественно оценили изменения pH почвы, текстуры и концентрации органических веществ, калия, кальция, магния, алюминия, серы, бора, меди, железа и цинка в ходе эксперимента. С помощью молекулярных методов они также измерили изменения микробного разнообразия в почве.
В начале ADE показали большее количество питательных веществ, чем контрольная почва: например, в 30 раз больше фосфора и в три-пять раз больше каждого из других измеряемых питательных веществ, кроме марганца. ADE также имел более высокий pH и содержал больше песка и ила, но меньше глины. После эксперимента почвы содержали меньше питательных веществ, чем в начале, что отражало поглощение растениями, но почвы со 100% ADE оставались более богатыми ими, чем контрольные почвы, в то время как уровни питательных веществ в почвах с 20% ADE были промежуточными.
На протяжении всего эксперимента почвы с 20% или 100% ADE поддерживали большее биоразнообразие бактерий и архей, чем контрольные почвы.
«Микробы превращают химические частицы почвы в питательные вещества, которые могут усваиваться растениями. Наши данные показали, что ADE содержит микроорганизмы, которые лучше справляются с такой трансформацией почвы, что обеспечивает больше ресурсов для развития растений», — сказал соавтор Андерсон Сантос де Фрейтас.
«Например, почвы ADE содержали более полезные таксоны бактериальных семейств Paenibacillaceae, Planococcaceae, Micromonosporaceae и Hyphomicroblaceae».
Результаты также показали, что добавление ADE в почву улучшает рост и развитие растений. Например, сухая масса палисадной травы увеличилась в 3,4 раза при 20% АДЭ и в 8,1 раза при 100% АДЭ по сравнению с контрольной почвой. Добавление ADE также стимулировало рост трех видов деревьев: сеянцы cedro blanco и P. dubium были в 2,1 и 5,2 раза выше при 20% ADE и в 3,2 и 6,3 раза выше при 100% ADE по сравнению с контрольными почвами. Амбайская тыква даже не росла в контрольных почвах или при 20% ADE, но процветала при 100% ADE.
Исследователи пришли к выводу, что ADE может стимулировать рост растений. «Наши данные указывают на смесь питательных веществ почвы и адаптированных микроорганизмов [в ADE] для улучшения приживаемости растительных деревьев при восстановлении», — написали они.
Старший автор, доктор Сиу Муи Цай, профессор того же института, предупредил: «ADE накапливался тысячи лет, и столько же времени потребовалось бы для восстановления в природе, если бы его использовали. Мы рекомендуем не использовать сам ADE, а копировать его характеристики, особенно его микроорганизмы, для использования в будущих проектах по восстановлению окружающей среды».
Нет комментариев