Понимание декомпозиции и ее контроля

Разложение — это расщепление мертвого органического материала на более мелкие частицы, что способствует высвобождению питательных веществ и углерода для производства растений и микробов. Разложение превращает эти мертвые материалы в органические материалы, неорганические питательные вещества и CO.₂. Этот процесс включает в себя ряд интегрированных физических и химических реакций, которые осуществляются широким спектром почвенных организмов, ферментов, химических веществ и физических процессов. Это разбиение ограничивает количество углерода, которое может храниться в экосистеме, позволяя материалам быть доступными для других важных функций и процессов экосистемы, таких как производство растений (что необходимо для увеличения запасов углерода в лесах).Увеличение скорости разложения может иметь дополнительное воздействие на глобальный углеродный цикл (Davidson and Janssens 2006) за счет увеличения доступности питательных веществ для растущих растений и увеличения выделения CO.₂ в атмосферу. Таким образом, важно понимать разложение и то, как его средства контроля влияют на круговорот углерода и другие потенциальные воздействия на экосистему.

Контроль скорости разложения

• Температура — Исследования показали, что повышение температуры непосредственно приводит к кратковременному увеличению скорости химических реакций (Pendall et al. 2004, Davidson and Janssens 2006). Косвенно более высокие температуры также увеличивают эвапотранспирацию, что может подавлять способность субстратов взаимодействовать с внеклеточными ферментами, водозависимой биотой и реакционными микросайтами. Большинство исследований сходятся во мнении, что эффект повышенной температуры недолговечен и приводит лишь к небольшим относительным изменениям скорости разложения. Однако эти изменения, умноженные на глобальном уровне, могут привести к значительным изменениям в круговороте углерода.

• Качество и количество субстрата — Разнообразие субстратов, содержащихся в почве, и присутствующие количества имеют большое влияние на продолжительность и скорость разложения. Легко усваиваемые углеродные субстраты (часто называемые лабильным углеродом) разрушаются быстрее, чем более сложные углеродные субстраты. Лабильные углеродные субстраты могут увеличить скорость разложения, потому что их простая химическая структура требует меньше энергии для разрушения. Для более сложных форм углерода требуется гораздо больше времени, потому что они требуют большего количества энергии. В некоторых случаях некоторые формы углерода (например, гумус) редко, если вообще когда-либо, расщепляются, что позволяет со временем накапливать почвенный углерод. Таким образом, когда концентрация сложных углеродных субстратов высока, скорость разложения снижается.

• Состав почвы — Физический состав почвы может иметь большое влияние на скорость разложения.Большое количество глины образует агрегаты в почве, которые могут защитить запасы углерода в почве от разложения, что способствует большему накоплению подземного углерода. Кроме того, заряды, обнаруженные у некоторых почвенных ионов, могут повышать их способность притягивать органические материалы, делая их недоступными и замедляя скорость разложения.

• Нарушение — Воздействие может ускорить разложение, способствуя открытию новых поверхностей, способствуя аэрации и временно увеличивая влажность почвы. Это может увеличить дыхание из почвы и привести к более высокому обороту органического материала. Нарушение почвы может быть вызвано естественными явлениями, такими как пожары или погодные явления, или антропогенными воздействиями, такими как вспашка или обработка почвы.

• Доступность воды — Вода выполняет множество важных функций разложения, в том числе ускоряет физическое и химическое разложение органических материалов, позволяя почвенной биоте получать питательные вещества и способствуя секреции ферментов микроорганизмами. Вода должна поддерживаться в правильном балансе, чтобы контролировать разложение. Слишком мало воды мешает почвенной биоте расщеплять материал и получать питательные вещества. Слишком много воды лишает микроорганизмы кислорода, усиливая анаэробное дыхание и приводя к увеличению выделения метана из почвы.

Процитированные ссылки
Дэвидсон Э.А. и И.А. Янссенс. 2006. Температурная чувствительность разложения почвенного углерода и обратная связь с изменением климата. Природа. 440: 165-173.

Мелилло Дж. М., Дж. Д. Абер и Дж. М. Мураторе. 1982. Азот и лигнин контролируют динамику разложения опавших листьев лиственных пород. Экология. 63: 621-626.

Норби Р.Дж., М.Ф. Котруфо, П. Инесон, Э.Г. О’Нил и Дж.Г. Канаделл. 2001. Повышенный уровень CO₂, химия подстилки и разложение: синтез. Экология. 127: 153-165.

Пендалл Э., С. Бриджэм, П. Дж. Хэнсон, Б. Хангейт, Д. У. Киклайтер, Д.В. Джонсон, Б.Е. Лоу, Ю. Луо, Дж. П. Мегонигал, М. Олсруд, М.Г. Райан и С. Ван. 2004. Реакция подземных процессов на повышенный уровень CO.₂ и температура: обсуждение наблюдений, методов измерения и моделей. Новый фитолог. 162: 311-322.

• Основные компоненты почвы
• Динамика круговорота питательных веществ
• Понимание декомпозиции и ее контроля
• Почвы и водообеспеченность