Зміна клімату перебудовує азотний цикл планети

Зміна клімату не лише підвищує температуру на планеті та порушує режим опадів, а й змінює спосіб руху азоту через сільськогосподарські угіддя, ліси та луки світу. Цей прихований зсув у глобальному азотному циклі має серйозні наслідки для продовольчої безпеки, якості води, біорізноманіття та кліматичної політики.

Азот є основним будівельним елементом білків та ДНК, а здорові наземні екосистеми залежать від стабільного, але збалансованого потоку азоту через ґрунти, рослини та мікроби. Коли цей баланс порушується, врожаї можуть падати, річки можуть зеленіти від водоростей, а більше парникових газів потрапляє в атмосферу.

Дослідники з Чжецзянського університету проаналізували 30 років польових експериментів та глобальних модельних симуляцій, щоб вивчити, як три ключові кліматичні чинники впливають на азот: зростання вуглекислого газу, підвищення температури та зміна режиму опадів. Вони порівняли їхній вплив на сільськогосподарські угіддя, ліси та луки по всьому світу.

Підвищений атмосферний вуглекислий газ може діяти як двосічний меч для азоту. З одного боку, вищий рівень CO₂ збільшує ріст рослин та врожайність приблизно на 10−27 відсотків у лісах та на луках, і близько 21 відсотка для основних культур, таких як пшениця, рис, кукурудза та соя. Водночас рослини часто розріджують вміст азоту за високого CO₂, що може знизити якість білка в зернах та листі.

Підвищення температури розповідає більш тривожну історію, особливо для сільського господарства. Дослідження показує, що потепління зазвичай знижує врожайність ключових культур, причому кукурудза особливо вразлива в тропічних та посушливих регіонах. Теплі умови стимулюють ґрунтові мікроби, прискорюючи розпад органічної речовини та збільшуючи викиди аміаку, закису азоту та оксидів азоту.

Зміни в режимі опадів ще більше ускладнюють картину. У посушливих регіонах помірне збільшення опадів може значно стимулювати ріст рослин та поглинання азоту, тоді як у вологіших регіонах посухи можуть спричинити великі падіння продуктивності.