Как дышит почва?

Почвенное дыхание, представляющее собой биологическое окисление органического вещества до CO₂ аэробными микроорганизмами, занимает ключевое положение в углеродном цикле в экосистеме Земли. Это основное и совершенно необходимое средство, с помощью которого фотосинтетически закрепленный углерод возвращается в атмосферу.

Дыхание почвы как двусторонний процесс может определяться либо производством CO₂, либо потреблением O₂. Изменение концентрации CO₂ в воздухе более заметно и значимо, поскольку концентрация CO₂ в атмосфере составляет всего 0,033% против 20% для O₂. При этом никто не оценивает динамику соотношения СО₂/О₂. Смею предположить, что несмотря на все разглагольствования, что скоро мы все умрём, это соотношение остаётся прежним, а все призывы к «экологизации» сельского хозяйства являются не более чем элементами реализации плана «мясо не для всех».

Как правило, коэффициент метаболизма (уровень дыхания) оказывается самым высоким, когда экосистема восстанавливается, что указывает на её незрелость или наличие более пригодного для дыхания субстрата (например, внесение навоза).

Наиболее распространёнными причинами нарушений микробиологической активности являются внесение почвенных гербицидов, сжигание растительных остатков и внесение безводного аммиака.

Зимогенные микроорганизмы (определяющие зимогенность почв) – это те, которые принимают участие в быстрых ферментативных процессах, поэтому увеличиваются в больших количествах всякий раз, когда получают определённые питательные вещества, к которым они адаптированы, а затем, когда «еда заканчивается», сокращают свой пул до тех пор, пока не произойдет следующее событие для активного роста.

Зимогеники – это почвы с высокой ферментативной активностью, которые имеют характерный приятный «почвенно-грибной» запах, и этот запах и является признаком высокой активности микроорганизмов, которые разлагают в наиболее благоприятных условиях самые простые формы ОВ до неорганических, которые затем активно используют высшие растения. Обычно условия для максимальной ферментативной активности наступают весной (тепло и влажно), поэтому именно весной зимогенные МО превалируют в микробиоте любых почв.

Именно поэтому оценка микробиологической активности почвы часто проводится с чудовищными методологическими ошибками, например, когда сравнивают образцы разных сезонов, отобранных в разное время года и из-под различных культур, хотя мало кто предоставил пока даже простейших данных о динамике количественного и качественного состава микроорганизмов в течение сезона (вне зависимости от культуры) для объективной оценки базового состояния микробиологической активности почвы. Что с чем сравнивать?

Микроорганизмы способны осуществлять анаэробное (ферментативное) разложение ОВ, что приводит к ферментации органики до органических кислот и образованию газов, таких как Н₂ и СО₂. В строго анаэробных условиях Н₂ может быть использован для восстановления СО₂ с получением газообразного СН₄ (иногда им в этом помогают животные, а это самое страшное – коровы же тоже испускают газы, давайте уничтожим коров…).

Почвенные сапротрофы завершают углеродный цикл, превращая ОВ обратно в СО₂ во время дыхания. Минерализация ОВ происходит, когда оно полностью разлагается на неорганические продукты, такие как вода, углекислый газ и аммиак.

В почвенных экосистемах основными агентами разложения органического вещества являются грибы, которые составляют большую часть почвенной биомассы. При этом бактериям, которые нацелены на разложение сложных углеродных соединений, могут потребоваться относительно высокие уровни доступного минерального N для производства экзоферментов (как мы знаем, для активизации микробиоты бактериального происхождения часто и успешно  используют стартовые дозы минерального азота).

Таким образом, одни организмы выделяют CO₂, а другие его эффективно поглощают, и в этом заключается великий и абсолютно необходимый цикл углерода на планете. Конечно, недалёкие и околополитичные люди могут кричать о том, что мир на грани порога гибели из-за повышения уровня CO₂, и вы можете тоже перестать есть мясо, пересесть на самокат, поставить у себя солнечные батареи и приклеивать себя к асфальту по каждому случаю, к сельскому хозяйству это не имеет никакого отношения. Просто понты…

Чем продуктивнее почва, тем выше уровень минерализации ОВ, тем выше уровень дыхания почвы, тем выше урожайность. Вам «шашечки» или «ехать»? Конечно, внесение органики, как самый больной вопрос, никто не отменял для поддержания продуктивности почв, но сам этот процесс, таким образом, увеличивает дыхание почвы, а, значит, и производство CO₂. Который будет поглощён высшими растениями и так далее по кругу…

Так что активным пропагандистам снижения выбросов углекислоты и метана я бы посоветовал раскрывать рот только для вдоха (но не для выдоха!) в тех же самых целях…