Опустынивание является серьезной проблемой для засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных регионов Земли, в результате чего луга и кустарники превращаются в сравнительно бесплодную пустыню, поскольку со временем растительность исчезает. Это представляет чрезвычайную опасность для местных экосистем, а также для сообществ, которые полагаются на эти территории как источник средств к существованию, поскольку усиливает эрозию почвы и сокращает запасы воды, что приводит к потере биоразнообразия и продуктивности сельского хозяйства.
Следовательно, существует постоянная потребность в стратегиях управления, направленных на смягчение опустынивания и его последствий.
Новый обзор текущих исследований по борьбе с опустыниванием, опубликованный в журнале Earth-Science Reviews , выявил, что почвенные микробы имеют решающее значение для этой миссии. Вакар Ислам, доцент Китайской академии наук, и его коллеги объясняют, как разнообразное сообщество бактерий, грибов, архей и других микроорганизмов играет жизненно важную роль в укреплении здоровья почвы, в конечном итоге влияя на функции экосистем и устойчивое управление земельными ресурсами.
Опустынивание является результатом взаимодействия как изменения климата, так и антропогенной деятельности. К числу экологических причин относятся повышение температуры, изменение режима осадков и ветра, усиление солнечной радиации и более частые экстремальные погодные явления (включая засухи и циклы Эль-Ниньо/Ла-Нинья). К сожалению, согласно прогнозам, все эти явления будут усиливаться в ближайшие годы по мере прогрессирования изменения климата, подчеркивая, что опустынивание может стать все более серьезной проблемой.
Эти экологические факторы еще больше усугубляются вмешательством человека в мир природы, таким как вырубка лесов на дрова и расчистка земель для сельского хозяйства и урбанизация; интенсивный рост сельскохозяйственных культур (особенно монокультуры), использование химических пестицидов и удобрений, а также неэффективные ирригационные системы истощают почву питательными веществами; чрезмерный выпас скота, вызывающий уплотнение почвы и повышающий вероятность эрозии; добыча полезных ископаемых; и чрезмерный забор грунтовых вод для поддержки растущего населения планеты.
По мере роста опустынивания мы с большей вероятностью будем испытывать его последствия в виде утраты биоразнообразия и исчезновения видов, истощения питательных веществ в почве, угроз продовольственной безопасности и водоснабжению, увеличения количества пыльных бурь (которые ухудшают качество воздуха и наносят ущерб здоровью людей и животных) и миграция общин из негостеприимных территорий, приводящая как к социальным, так и к экономическим последствиям.
Учитывая все это, мельчайшие микробы, населяющие пространства между частицами почвы, могут стать жизнеспособным решением борьбы с опустыниванием, поскольку они разлагают органическое вещество и влияют на круговорот питательных веществ в окружающей среде, улучшая плодородие почвы ; стимулировать секвестрацию углерода из атмосферы посредством образования гумуса (что еще больше улучшает удержание питательных веществ и воды); стабилизировать почву для борьбы с эрозией посредством симбиотических отношений с корнями растений ; и поддерживать биоразнообразие.
Что касается круговорота питательных веществ, почвенные микробы оказывают значительное влияние на доступность азота и фосфора для поддержания продуктивности растений, даже в почвах с низким содержанием питательных веществ.
Азотфиксирующие почвенные бактерии (такие как Rhizobium и Bradyrhizobium) преобразуют атмосферный азот в аммиак, который усваивается растениями в виде ионов аммония. Горох, фасоль и другие бобовые растения образуют симбиотические отношения с азотфиксирующими бактериями в их корневых системах, поэтому они могут быть важными культурами для выращивания в засушливых регионах . Кроме того, симбиотические грибы могут распространять свои гифальные сети глубже в почву, тем самым увеличивая доступность питательных веществ и воды для корневых систем и стимулируя рост.
Эти же микоризные грибы переносят органические соединения углерода из растений в почву, где они могут быть секвестрированы в виде гликопротеина, известного как гломалин, а также посредством образования гумуса. Гломалин обладает дополнительным преимуществом: связывает частицы почвы вместе, обеспечивая устойчивость к эрозии.
Исследование дополнительно изучает, как стратегическое применение почвенных микробов во многих регионах планеты оказало измеримое влияние на борьбу с опустыниванием. Это включает в себя их использование при рекультивации горнодобывающих объектов, таких как горный хребет Аравалли в Индии, чтобы стимулировать создание первых видов, которые обеспечивают последующий рост растительности, а также устойчивых к металлам бактерий, которые могут обезвредить загрязнение земли тяжелыми металлами.
Кроме того, в 1990-х годах Лёссовое плато Китая стало целью правительственного плана управления «Зерно ради зелени» по борьбе с опустыниванием, вызванным вырубкой лесов и чрезмерным выпасом скота, путем содействия облесению и восстановлению пастбищ за счет использования арбускулярных микоризных грибов, бактерий Rhizobium, актинобактерий и азота. -фиксация бактерий. Следовательно, фермеры отметили более высокую урожайность и рост доходов.
Для полузасушливого региона Сахеля, граничащего с пустыней Сахара, проект «Великая зеленая стена» в Африке направлен на борьбу с отсутствием продовольственной безопасности, бедностью и миграцией, возникающими в результате деградации земель. Здесь облесение использовалось для создания микроклимата, благоприятствующего почвенной микробной активности арбускулярных микоризных грибов , грибов-эндомикориз и бактерий Rhizobium, что улучшило общее состояние почвы. Такие проекты зависят от участия сообщества, что делает его жизненно важным компонентом планирования борьбы с опустыниванием.
Управление городскими зонами опустынивания, например, на юго-западе Америки, включало создание микропространств для растительности, таких как зеленые крыши и общественные сады, а также посадку деревьев. Аналогичным образом, в проекте оазиса Аль-Айн в пустыне Объединенных Арабских Эмиратов наблюдается улучшение удержания влаги в почве благодаря целенаправленному применению почвенных микробов.
Диверсификация микробных сообществ на определенном участке почвы повышает вероятность преодоления стрессовых факторов окружающей среды, таких как засуха и патогены, и, следовательно, поддерживает устойчивость окружающей среды к опустыниванию. Однако адаптация микробов, используемых для каждого участка, является обязательной, поскольку микробные сообщества могут по-разному реагировать в разных типах почв и климате, а также при их взаимодействии с местными почвенными микроорганизмами.
Хотя успех применения почвенных микробов для борьбы с опустыниванием известен в краткосрочной перспективе, требуется дополнительная работа для определения их устойчивости в более длительных временных масштабах.
Важность этого исследования заключается в способности почвенных микробов смягчать последствия опустынивания , которое затрагивает не только местные сообщества, но и в сельском хозяйстве может повлиять на продовольственные ресурсы в глобальной цепочке поставок. Результаты вселяют надежду на более естественное и устойчивое решение одной из многих проблем изменения климата.
