Ежегодно тысячи тонн морских водорослей выносятся на побережья Мирового океана. Этот потенциально ценный ресурс используется некоторыми фермерами для удобрения бедных почв, однако до сих пор оставалось неясным, как именно происходит деструкция водорослей и поступление питательных веществ в почву. Сотрудники ИПЭЭ РАН постарались пролить свет на этот вопрос.
Исследователи провели лабораторный эксперимент по внесению в почву морских водорослей (Fucus vesiculosus и Cystoseira barbata) из выбросов Белого и Черного морей вместе с обитающими там литоральными энхитреидами, а также компостными дождевыми червями Eisenia fetida. Основное внимание было уделено возможности ускорения разложения водорослей – труднодоступной органики и обогащение почвы элементами минерального питания; оценка роли добавленных почвенных организмов в регулировании выбросов парниковых газов в процессе деструкции органики; изучение выживаемости дождевых червей в соленой почве с водорослями и её влияния на скорость трансформации органического субстрата.
В 45-дневном эксперименте измеряли динамику эмиссии CO2, биомассу водорослей, содержания азота и углерода в почве, проведен изотопный анализ образцов почвы и животных для оценки поступления морского органического вещества в наземные пищевые цепи.
Результаты показали бóльшую скорость разложения цистозейры по сравнению с фукусом – потеря биомассы достигла 30%. Максимальный эффект наблюдался при совместном присутствии энхитреид и дождевых червей. Кроме того, цистозейра повышала выживаемость энхитреид в 5 раз, тогда как фукус её снижал. Дождевые черви сохраняли жизнеспособность на уровне 75% вне зависимости от типа водорослей.
По данным изотопного анализа, углерод «морского» происхождения в копролитах дождевых червей, в последствии привносимый в почву, был обнаружен только в вариантах с одновременным внесением энхитреид. Энхитреиды также регулировали активность почвенных микроорганизмов, что подтверждается снижением эмиссии CO2 в два раза. Таким образом, энхитреиды выполняют ключевую роль посредника между труднодоступным морским и наземным органическим веществом, обеспечивая его вовлечение в почву.
Итоги исследования позволили реконструировать наиболее вероятный и быстрый путь вовлечения морского органического вещества в почвенные детритные пищевые сети: на первых этапах разложение водорослей происходит преимущественно микроорганизми, составляющими существенную часть рациона энхитреид, что обеспечивает включение морского углерода в почву. Дождевые черви вторично перерабатывают продукты жизнедеятельности энхитреид, обогащая ими почву. Таким образом, совместное внесение дождевых червей и энхитреид обеспечивает максимально быстрый перенос морского органического вещества в почву для повышения плодородия почв при использовании водорослей в качестве удобрения.
Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ 21-14-00027.
Ссылка на публикацию: Korobushkin D.I., Zaitsev A.S., Degtyarev M.I., Danilova M.A., Filimonova Zh.V., Guseva P.A., Pelgunova L.A., Pronina N.A., Tsurikov S.M., Vecherskii M.V., Volkova E.M., Zuev A.G., Saifutdinov R.A. (2023) Littoral enchytraeids and Eiseniа fetida earthworms facilitate utilization of marine macroalgae as biofertilizers. Applied Soil Ecology 188: 104882.