Как луга реагируют на изменение климата

Исследование на основе долгосрочного эксперимента «Парк Грасс» в Ротемстеде показало, что прогнозируемые эффекты будущего изменения климата на питательный статус луговой растительности уже проявились в прошлом веке.

Механизмы растений реагируют на рост CO2

С 1856 года в Ротемстеде изучали влияние разных удобрений на урожайность и ботанический состав сенокосных лугов. Архив собранной за это время биомассы позволил проанализировать её питательный статус, а также изотопный состав углерода и кислорода.

Ключевую роль в циклах углерода, воды и азота играет устьичная проводимость растительного покрова. С ростом концентрации CO2 в атмосфере (примерно на 30% за изучаемый период) растения, особенно злаки, уменьшают открытие устьиц для экономии воды. Это снижает транспирацию и массовый поток питательных веществ из почвы, что может ограничивать поступление азота и ослаблять фотосинтетическую способность.

Снижение урожайности и ухудшение азотного питания

Анализ изотопов кислорода и углерода, содержания азота и фосфора в биомассе, данных об урожайности и климате выявил:

  • В сообществах, богатых злаками и обильно удобряемых азотом, ухудшился статус азотного питания.
  • Изменение климата привело к значительному снижению устьичной проводимости и урожайности.
  • Основная причина — гиперчувствительный ответ устьиц злаков на CO2, который ограничивает поглощение азота, зависящее от транспирации.

Азотные удобрения теряют преимущество

Исследование также показало, что за последнее столетие обильно удобряемые азотом (и потому богатые злаками) участки в значительной степени утратили своё преимущество в урожайности по сравнению с участками, богатыми разнотравьем и бобовыми, которые получали меньше азота или не получали его вовсе, при равном обеспечении другими питательными веществами.

Эти результаты указывают, что ограничение поступления азота на луга в будущем может повысить вклад разнотравья и бобовых в урожай и одновременно снизить выбросы азота в окружающую среду. Полученные данные важны для понимания роли злаков в земных системах и служат ориентиром для устойчивого использования лугов.