Чистая первичная продуктивность регулирует источники неопределённости, определяющие глобальный запас органического углерода в почвах при изменении землепользования

Почему то, что под нашими ногами, имеет значение

Почвы тихо удерживают больше углерода, чем все растения мира и атмосфера вместе взятые, что делает их мощным рычагом в борьбе с изменением климата. Когда мы вырубаем леса, расширяем поля или сажаем новые деревья, мы меняем потоки углерода в почву и из неё. Тем не менее учёные до сих пор расходятся во мнениях, превращают ли эти изменения землепользования почвы в чистый источник углерода или в поглотитель для планеты. Это исследование углубляется в эту задачу и показывает, что годовая продуктивность растений является крупнейшим источником разногласий в глобальных моделях изменений почвенного углерода.

Как меняется облик земель

За прошлое столетие люди преобразовали около трети земной поверхности — вырубка лесов, сельское хозяйство, пастбища, урбанизация и посадки деревьев. Эти сдвиги, известные как изменения землепользования и покрова почвы, нарушают баланс между поступлением углерода в почвы от растительности и потерями углерода через разложение. Например, при переводе лесов в сельхозугодья более короткие вегетационные периоды, уборки урожая, удаляющие биомассу, и вспашка, нарушающая почву, часто уменьшают содержание углерода в почве. Напротив, масштабные посадки деревьев в таких регионах, как Китай, увеличивали рост растений и во многих случаях — запас углерода в почве. Поскольку эти эффекты сложны и распределены неравномерно по земному шару, учёные опираются на крупные компьютерные модели для оценки суммарного результата.

Как учёные пытаются отслеживать скрытый углерод

Авторы проанализировали результаты 35 современных компьютерных моделей, которые моделируют взаимодействия между землёй, растительностью и климатом во времени. Эти модели организованы в три международные группы сравнения, каждая из которых использует разные климатические данные, истории землепользования и представления растительности и почв. Для каждой модели команда сравнивала пары симуляций: одну с историческими изменениями землепользования и одну с фиксированным землепользованием. Разница между ними показывает, насколько содержание органического углерода в почве изменилось именно из‑за человеческих решений по использованию земель с 1901 года.

Разделённый вердикт по глобальным потерям и приростам почвенного углерода

Модели не сошлись во мнении о том, увеличилось или уменьшилось ли глобальное содержание почвенного углерода из‑за изменений землепользования. Одна группа моделей показала, что в целом почвы набрали углерод, преимущественно в северных регионах. Две другие группы указывали на чистые потери почвенного углерода, особенно в тропиках и во многих умеренных областях, таких как центральная часть США, Европа, Китай, а также части Южной Америки и Африки. Регионально тропики выделялись как очаги потерь почвенного углерода в большинстве моделей, что отражает интенсивную вырубку лесов, тёплые и влажные условия, ускоряющие разложение, и почвы с меньшей минеральной защитой органического вещества. Несмотря на противоречивые глобальные итоги, существовало широкое согласие в том, что многие интенсивно обрабатываемые или вырубленные территории теряли почвенный углерод в течение прошлого столетия.

Рост растений как самый большой фактор неопределённости

Чтобы понять, почему модели расходятся, исследователи использовали диагностическую структуру, разделяющую изменение почвенного углерода на четыре компонента: изменения в росте растений (поступление углерода в почву), изменения во времени пребывания углерода в почве, взаимодействие между этими двумя факторами и то, насколько почвы далеки от устойчивого баланса между входом и потерями. Во всех группах моделей более короткое время пребывания углерода в почве последовательно сдвигало почвы в сторону потерь после изменений землепользования. Другими словами, когда преобразования земель или управление ускоряли разложение, почвы, как правило, становились источником углерода. Настоящая неопределённость исходила от роста растений. В некоторых группах моделей изменение землепользования сокращало продуктивность растений и вызывало значительные потери почвенного углерода; в другой группе рост растений на многих территориях фактически увеличивался настолько, что более чем компенсировал более быстрый турн‑овер почвенного углерода, приводя к чистому приросту. Это показывает, что представление в моделях роста растительности и её реакции на землепользование и климат является доминирующим источником разногласий.

Что это значит для климатических решений

С точки зрения неспециалиста, вывод исследования таков: климатический эффект изменений землепользования критически зависит от двух рычагов — того, насколько интенсивно растут растения, и того, как быстро разлагается почвенный углерод. Все модели сходятся в том, что ускорение разложения почв, связанное с практиками вроде интенсивной вспашки, повторных уборок или плохо управляемой вырубки, выедает почвенный углерод. Но они расходятся в оценках того, насколько сильно восстановление лесов, улучшенное управление или рост концентрации углекислого газа могут усилить рост растений, чтобы восстановить эти запасы. Авторы утверждают, что для сужения этих неопределённостей необходимы лучшие долгосрочные измерения продуктивности растений и turnover’а почвенного углерода, а также новые данные и инструменты машинного обучения. Точные показатели улучшат оценки глобального углеродного бюджета и помогут разрабатывать стратегии землепользования и сельского хозяйства, которые действительно надёжно удерживают больше углерода в почве, а не выбрасывают его в атмосферу.

Цитирование: Gang, C., Wei, N., Feng, C. et al. Net primary productivity orchestrates uncertainty sources driving global soil organic carbon under land use change. Commun Earth Environ 7, 285 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03312-6

Ключевые слова: углерод почвы, изменение землепользования, продуктивность растений, углеродный цикл, смягчение климата