Чайные пакетики рассказали о скорости разложения почвенного органического вещества в России

Ученые провели первое большое исследование скорости разложения органического вещества в почвах шести природных зон России по методу чайного пакетика и установили переводные коэффициенты 1,29 и 1,18 для ройбуша «Вкусвилл» и зеленого чая «Бертон». Теперь, несмотря на отсутствие на российском рынке двух марок чая, принятых за стандарты в проекте Teatime4science, этот метод будет развиваться в России. Такие выводы содержит статья, опубликованная в журнале Science of The Total Environment.

Мировые почвы содержат примерно 2,4 миллиарда тонн углерода — то есть вдвое больше, чем атмосфера, и втрое больше, чем растительный покров суши. Углерод, включенный в состав почвенного органического вещества, может быть на тысячелетия выведен из биогеохимического круговорота, но при быстром разложении органики он попадет в атмосферу и внесет свой вклад в изменение климата. Определить скорость распада органического вещества в почвенном покрове мира — непростая задача. Она не может быть с высокой точностью решена с помощью спутниковых наблюдений, а проведение химических анализов на такой площади чрезмерно трудоемко.

14 лет назад возник проект, который предложил простой и эффективный способ массового измерения скорости разложения органического вещества в почве — Teatime4science. Его суть сводится к тому, что любой желающий может закопать в почву сухие чайные пакетики определенных марок, а спустя три месяца выкопать их, высушить и взвесить. Разница между исходной и итоговой массами поможет охарактеризовать интенсивность разложения органики. Два года назад в материале «Кладмен — климатолог» мы дали подробную инструкцию того, как можно принять участие в проекте, и упоминали, что в России этот метод применяют ученые из Почвенного института имени Докучаева и РУДН.

Теперь группа авторов из нескольких российских организаций во главе с Кристиной Иващенко (Kristina Ivashchenko) из РУДН выпустила статью, в которой описала результаты применения метода чайного пакетика для почв Европейской территории России в зонах лесотундры (Мурманск), северной тайги (Апатиты), смешанных лесов (Москва), широколиственных лесов (Пущино), лесостепи (Курск) и степи (Ростов-на-Дону). Раньше почвенный покров нашей страны, и особенно ее городские почвы, в базе Teatime4science практически отсутствовали.

960 пакетиков чая ройбуш марки «Вкусвилл» и зеленого чая марки «Berton» были закопаны на 90 дней на глубину восемь сантиметров в городском и природном ландшафтах каждой зоны (по 10 пакетиков для каждого ландшафта). С интервалом две недели вблизи этих точек измеряли влажность и температуру почвы. С помощью лабораторных анализов в почвах также определяли содержание азота, углерода, pH, микробную биомассу и базальное дыхание (поток углекислого газа, образующийся в результате разложения органического вещества).

Оказалось, что принятые в России эквиваленты чая «Липтон» (нужные марки которого в России недоступны) отличаются от международного стандарта. Зеленый чай «Berton» разлагается на 30 процентов, а ройбуш «Вкусвилл» — на 20 медленнее, чем «Липтон». Это было связано с повышенным содержанием в них кислоторастворимой и минеральной фракций. Однако связь между потерями массы у стандартных и альтернативных чайных пакетиков оказалась тесной и линейной
(r2 = 0,98 для зеленого чая, r2 = 0,94 для ройбуша), что позволило рассчитать переводные коэффициенты 1,29 и 1,18 для дальнейшего использования доступных в России марок пакетированного чая.

Зеленый чай разлагался в почве примерно вдвое быстрее ройбуша, и скорость его распада зависела главным образом от температуры и увеличивалась с севера на юг. Ройбуш быстрее разлагался в городских почвах, что объясняется более высокими рН и температурой.

Почвы теряют углерод не только из-за разложения органического вещества, но и в результате эрозии. Недавно ученые предложили простой способ оценки таких потерь: достаточно провести топографическую съемку и определить форму и кривизну склонов холмов.