ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОКИСЛЕНИЕ МЕТАНА ВВЕРХОВОМ БОЛОТЕ, ТВЕРСКАЯ ОБЛАСТЬ

И.К. Кравченко, Е.В. Токарева

Институт микробиологии РАН, Москва

Одна из важнейших задач современной экологии состоит в объяснении и прогнозировании климатических изменений, связанных с увеличением содержания в атмосфере так называемых парниковых газов, которые определяют современное глобальное потепление климата Земли.

Поступление в атмосферу метана, образующегося в болотных почвах, регулируется деятельностью так называемого «метанового фильтра». Микробное окисление метана является существенной частью его глобального бюджета и составляет в почвах бореальных болот около 20% от его продукции. В то же время, именно деятельность микробного блока в этих процессах и регулирующая роль факторов внешней среды остается наименее изученной. В настоящее время установлено, что снижение активности метанокисления в аэробных почвах связано с поступлением в них азотных соединений в виде удобрений и/или с атмосферными осадками. Эти закономерности были подтверждены нами для болотных почвах Западной Сибири [1]. Установлено, что в болотные почвы Западно-Двинского стационара поступает значительное количество минеральных, в том числе азотных, соединений [2], что может привести к нарушению деятельности «метанового фильтра».

Цель работы состояла в оценке влияния внесенных азотных соединений на окисление метана в образцах торфяной почвы в длительных (в течение года) инкубационных лабораторных экспериментах. Объектом экспериментальных исследований были образцы торфяной почвы верхового болота «Сосвятское» Западнодвинского стационара Института лесоведения РАН из верхнего (0-20 см) слоя торфяной залежи.

Исследования подробной динамики потенциальной метанокисляющей активности в образцах торфа выявили ее снижение в вариантах опыта с внесением минеральных азотных соединений различной степени окисленности в концентрациях, превышающих 0,1 MrN/r влажного торфа. Наибольшим ингибирующим эффектом обладали соли аммония, что согласуется с результатами полученными ранее для чистых культур метанотрофов и автоморф- ных почв.

Изменения метанокисляющей (сверху слева), дыхательной (образование СОг) активности (сверху справа), а также pH (снизу слева) и содержания аммония (снизу справа) в образцах торфяной почвы, инкубировавшейся без добавок (контроль) и с внесением азотных соединений в количестве 1 мг N/ г вл. торфа.

Эффект ингибирования сохранялся в течение длительного (около года) периода после внесения азотных соединений. В течение всего периода наблюдений (с марта 1998 по февраль 1999 г.) величина метанокисляющей активности в образцах с внесением была достоверна ниже, чем в контрольном (без добавок) варианте (см. рис.), но степень ингибирования снижалась.

Высказаны предположения о возможных причинах длительного ингибирующего воздействия азотных соединений на окисление метана и проведена их экспериментальная проверка.

1. Внесение азотных соединений приводит к необратимому сдвигу ионного и кислотного равновесия, что приводит к нарушению микробиологической активности. Экспериментальные данные указывают на то, что не наблюдается достоверного снижения pH, а в ряде случаев (внесение нитрита) даже имеет место его увеличение. Через месяц скорость образования СО2, интегральный показатель активности микробного сообщества торфа, была на уровне контроля или несколько превышала ее.

Исследования показали, что даже однократное поступление относительно небольших количеств азотных соединений в верхние слои торфяной почвы может привести к нарушению процесса потребления метана в течение длительного периода времени. Механизм этого явления сложен и требует дальнейших исследований. Ингибирование метанокисления связано с комплексным воздействием внесенных соединений и вклад того или иного фактора меняется в зависимости от формы, концентрации соединения и времени прошедшего после его внесения. Кравченко И.К. 1999 Влияние азотных соединений на окисление метана в верховом сфагновом болоте Западной Сибири // Микробиология. Т.68. № 2. С.254-258. Глухова Т.В. 1995. Влияние атмосферных осадков и пыли на питание болот // Ж. экологической химии. № 4. С.282-287.