Азотный ускоритель: как удобрение может удвоить поглощение углерода молодыми тропическими лесами

Дополнительная порция азота может удвоить рост деревьев в восстанавливающемся тропическом лесу, значительно увеличивая количество углекислого газа (CO2), которое они могут поглощать в течение десятилетия, согласно новому исследованию.

Ученые обнаружили, что добавление азотного удобрения в почву самых молодых лесов — тех, что год назад были пастбищами — увеличило их биомассу на 95% по сравнению с контрольной группой без удобрений. Десятилетние леса также показали впечатляющий отклик на азотную подкормку, продемонстрировав увеличение роста на 48%.

«Мы все зависим от тропических лесов в стабилизации нашего климата, — заявила Live Science соавтор исследования Сара Баттерман, доцент Университета Лидса. — Они хранят около половины углерода лесов и поглощают примерно 20% наших выбросов CO2. Но существует огромная неопределенность в том, продолжат ли тропические леса поглощать CO2 или станут его источником в будущем. Одна из ключевых неопределенностей — роль питательных веществ в поддержке поглощения углерода и восстановления после нарушений».

Исследователи из Смитсоновского института тропических исследований (STRI) в течение четырех лет отслеживали рост деревьев и древесных лиан, наблюдая, как удобрения с азотом, фосфором или их комбинация влияют на развитие. Работая на участках в районе водосбора Панамского канала, они также тестировали реакцию в разных типах леса: на территориях, бывших пастбищами менее года назад, в 10-летних и 30-летних восстанавливающихся лесах, а также в 600-летних реликтовых лесах.

В течение трех месяцев каждый год полевые команды регулярно вносили удобрения. «Ты едешь вверх и вниз по этим крутым холмам, чтобы добраться до участка. Это невероятно красиво. Вдали виден Панамский канал с плывущими огромными кораблями. А вокруг — ландшафт пастбищ с коровами и участки леса на разных стадиях восстановления», — описала Баттерман.

После переходов длиной от пяти минут до полутора часов команды вносили удобрения и измеряли диаметр стволов. «Невероятно жарко и влажно, полно комаров и насекомых», — добавила исследовательница.

По диаметру стволов ученые могут экстраполировать надземную биомассу деревьев и, что особенно важно, объем хранимого ими углерода.

Результаты команды, опубликованные 13 января в журнале Nature Communications, показали, что азот почти удвоил рост на землях, бывших сельхозугодьями до прошлого года, и увеличил рост на 50% в лесах, восстанавливающихся в течение 10 лет.

Более старые леса не отреагировали на дополнительный азот, и ни один лес не показал реакции на фосфорное удобрение.

Когда деревья вырубаются в тропических лесах, деградирует и почва, истощаются такие питательные вещества, как азот и фосфор. Эта деградация обнаруживается даже спустя десятилетия после вырубки.

Однако вместо того, чтобы предлагать физически удобрять все тропические леса азотом, новые данные можно использовать для планирования проектов восстановления лесов с приоритетом на виды деревьев, способные преобразовывать атмосферный азот в питательное вещество. Это так называемые «азотфиксирующие деревья», — пояснил соавтор исследования Джефферсон Холл, директор проекта Agua Salud в STRI, который предоставил часть участков для эксперимента.

«Непрактично, чтобы люди вышли и удобрили все леса мира для улавливания CO2, — сказал Холл Live Science. — Естественный способ улучшить азотную систему — сажать больше азотфиксирующих деревьев».

Ричард Бёрдси, старший научный сотрудник Исследовательского центра климата Вудвелла, не участвовавший в исследовании, заявил, что результаты подтверждают давние наблюдения о питательных веществах. «Когда я учился 50 лет назад, проблема истощения питательных веществ в тропических лесах уже была известна. Но таких экспериментов не проводилось. Были лишь некоторые наблюдения», — сказал он.

Бывшие тропические леса, чаще всего очищенные для сельского хозяйства, испытывают недостаток питательных веществ в почве, и их восстановление часто занимает много времени даже после релесонасаждения. «Это исследование подтверждает давние представления о том, как функционируют тропические леса и что с ними происходит после вырубки», — отметил Бёрдси.

Бёрдси, проработавший в Лесной службе США более четырех десятилетий, заявил, что восстанавливающиеся тропические леса являются жизненно важным глобальным поглотителем углерода, то есть поглощают больше углерода, чем выделяют.

Открытие указывает на стратегическую возможность для климатических проектов. При восстановлении лесов на деградированных сельхозземлях целенаправленная посадка азотфиксирующих видов-«пионеров», таких как некоторые бобовые деревья, может создать естественный «питательный бустер» для всей экосистемы. Это ускорит рост полога, что, в свою очередь, улучшит микроклимат почвы и привлечет больше опылителей и разносчиков семян, запуская каскадный эффект восстановления. Таким образом, один правильно подобранный вид может заменить дорогостоящее и масштабное внесение удобрений.

Однако ученые предупреждают и о рисках. Чрезмерный акцент на азотфиксаторах может привести к снижению видового разнообразия на ранних этапах, создав монокультурные участки, уязвимые для вредителей. Кроме того, эффективность метода сильно зависит от типа почвы и исходной степени ее деградации. В некоторых случаях избыток азота может даже стимулировать рост инвазивных видов или лиан, которые задушат молодые деревья.

Тем не менее, исследование дает практический инструмент для улучшения программ регенерации лесов по всему миру. Оно также подчеркивает, что углеродный потенциал тропических лесов — это не просто вопрос площади, но и «качества» восстановления, зависящего от экологических знаний. В условиях гонки за достижение углеродной нейтральности подобные научно обоснованные методы могут стать ключом к повышению эффективности естественных климатических решений.