Добавление азота над кроной или под кроной влияет на выщелачивание нитратов и минерализацию, но не на потоки парниковых газов в дубовом лесу

Почему эта лесная история важна

По всему миру человеческая деятельность добавляет в атмосферу лишний азот, который в конечном итоге возвращается на леса в виде дождя и пыли. Азот — ключевой питательный элемент для растений, поэтому его избыток может казаться бесплатным удобрением, помогающим деревьям расти и накапливать углерод. Но слишком много азота может уходить в ручьи в виде нитратов, нарушать жизнь в почве и способствовать образованию парниковых газов. В этом исследовании задают на вид простейший, но важный вопрос: имеет ли значение, касается ли лишний азот сначала листвы кроны или попадает прямо на лесную подстилку?

Два способа подкармливать лес

Исследование проводилось в дубовом лесу (Quercus petraea) на севере Италии, где деревья растут на тонкой, слегка кислой почве и, по мнению исследователей, частично ограничены в азоте. Учёные организовали девять круглых участков и вели наблюдения шесть лет. В одном наборе участков азот не добавляли (контроль). На другом азотный раствор распыляли прямо на почву, имитируя обычную практику наземного удобрения. В третьем наборе ту же дозу азота распыляли над кроной с помощью высоких разбрызгивателей, так что раствор проходил через листву — ближе к тому, как ведёт себя атмосферное осаждение. Все участки получали одинаковую умеренную дозу, примерно в четыре раза превышающую местный фоновый уровень азотных осадков, но всё ещё в реалистичных пределах для загрязнённых регионов.

Наблюдая за движением азота в почве

Чтобы понять, что происходило с добавленным азотом, команда отслеживала несколько этапов цикла азота в почве. Они закопали небольшие почвенные пробки с особыми смолами, которые улавливали азот, двигающийся вниз, что позволило измерить выщелачивание нитратов и аммония из верхнего слоя почвы. Также оценивали, как быстро микробы в почве превращают органический азот в минеральные формы, доступные для растений — процесс, называемый минерализацией. В течение нескольких лет и сезонов пробки регулярно отбирали, чтобы проследить, сколько азота накопилось, сколько ушло вниз с водой и с какой скоростью он преобразовывался почвенными организмами.

Пропускающая почва против буферной кроны

Способ внесения азота оказался чрезвычайно важен для того, что происходило в почве. Когда азот распыляли прямо на лесной пол, выщелачивание нитратов из верхнего горизонта заметно возросло в последние годы эксперимента, а выщелачивание аммония также увеличилось. В то же время общая скорость минерализации азота микробами в почве снизилась по сравнению с контролем. Иными словами, больше азота смывалось вниз и меньше возвращалось в форму, доступную для растений. Напротив, при распылении азота над кроной и нитратное выщелачивание, и минерализация значимо не отличались от контроля. Предыдущие исследования на этом участке показали, что листья кроны могут перехватывать и поглощать значительную долю входящего азота, что помогает объяснить, почему почвы под внесением над кроной вели себя похоже на нефертилезированную почву.

Парниковые газы остаются удивительно стабильными

Исследователи также отслеживали, как обработки влияют на три ключевых парниковых газа, перемещающихся между почвой и воздухом: углекислый газ, метан и закись азота. С помощью газовых анализаторов и запечатанных камер они мониторили эти потоки в течение нескольких лет. Несмотря на заметные сезонные колебания, обусловленные температурой и влажностью — более интенсивный выброс CO2 в тёплых влажных условиях и постоянное поглощение метана хорошо аэрированной почвой — дополнительный азот, внесённый как над кроной, так и под кроной, не вызвал устойчивых изменений ни в одном из газов. Дыхание почвы в основном реагировало на температуру и влажность, тогда как поглощение метана и эмиссия закиси азота оставались низкими и сильно вариабельными во всех участках.

Что это значит для лесов и климата

Исследование показывает, что древесная крона действует как важный буфер между атмосферным азотом и почвой ниже. Прямое внесение азота на почву усиливает выщелачивание нитратов из верхнего горизонта и сильнее изменяет микробные процессы, тогда как добавление той же дозы над кроной сохраняет цикл азота в почве ближе к нормальному — по крайней мере в первые несколько лет. Одновременно эти умеренные нагрузки азота пока не сдвинули систему в сторону явно повышенных выбросов парниковых газов. Для неспециалиста вывод таков: то, как и где азот попадает в лес, может существенно влиять на качество воды и здоровье почв, а его влияние на парниковые газы может развиваться медленнее. Долговременные исследования с учётом роли лиственной кроны необходимы, чтобы понять, будут ли леса и дальше безопасно поглощать азот или в конце концов насытятся и начнут пропускать больше загрязнений в реки и атмосферу.

Цитирование: Da Ros, L., Anna, B., Pietro, P. et al. Above-canopy versus below-canopy nitrogen addition affects nitrate leaching and mineralization but not greenhouse gas fluxes in a sessile oak stand. Sci Rep 16, 11800 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36532-z

Ключевые слова: осаждение азота, лесная мантия (крона), выщелачивание нитратов, парниковые газы, углерод почвы