В НовГУ рассказали, как микропластик в почве может искажать данные о ее плодородии

В Центре исследования проблем микропластика НовГУ показали, что невидимые глазу частицы нанопластика способны искажать истинные результаты измерения гумуса в почве. Этот показатель качества почвы является ключевым для оценки ее плодородия.

Чтобы оценить вклад пластика в результаты измерений, учёные провели модельный лабораторный опыт. Они взяли образцы пахотного чернозема и искусственно загрязнили их различными дозами нанопластика — частицами настолько крошечными, что их невозможно увидеть невооруженным глазом.

В ходе эксперимента исследователи наблюдали за тем, как меняются результаты измерений доли гумуса в образцах почвы с различными дозами пластика. В естественных условиях гумус состоит из органических молекул, в составе которых находится азот, фосфор, сера и другие питательные элементы, которые скреплены углеродным «скелетом» — эти органические молекулы являются источником макро- и микроэлементов важных для питания растений.

— Результаты оказались неожиданными: присутствие нанопластика искажает данные о реальном количестве гумуса, поскольку полимеры также имеют в своей основе углеродный скелет, — рассказал младший научный сотрудник Центра исследования проблем микропластика НовГУ Тимур Низамутдинов. — Результаты измерений количества гумуса могут быть искусственно завышены, поскольку пластик вносит «шум» в результаты измерений. Это означает, что мы потенциально можем неверно оценивать плодородие загрязнённых пластиком почв, а значит, ошибаться в прогнозах урожайности.

Чтобы проверить результаты, полученные в лаборатории, в реальных условиях, учёные отправились в поле. Там были собраны монолиты — кубы почвы в ее естественном, нетронутом виде вместе с корнями растений, порами и каналами. Эти образцы поместили в специальные алюминиевые трубки.

Часть монолитов поливали растворами, содержащими частицы различных полимеров. Далее почвенные монолиты инкубировали – поместили в специальные контролируемые условия. Чтобы приблизить условия к реальным, учёные создали три сценария: контрольная группа с нетронутой почвой, имитация вспашки (рыхлая почва с низкой плотностью) и имитация уплотнения (плотная почва).  После 30 дней инкубации взяли пробы почвы из каждого монолита.

– Следующий шаг — извлечение ДНК из каждой пробы и ее секвенирование, – рассказал Тимур Низамутдинов. – Это позволит изучить состав микробиома — совокупность бактерий, грибов и архей в почве, который может изменяться под влиянием загрязнения пластиком.

Кроме того, команда работает над проблемой идентификации самих пластиковых частиц в почве. Часто под микроскопом видно нечто похожее на пластик, но спектральный анализ показывает лишь пигмент, а не сам полимер. Также мешает высокое содержание органического вещества в образцах почвы. Поэтому сейчас учёные тестируют четыре метода очистки почвы от органического вещества, чтобы найти оптимальный способ подготовки образцов для точного анализа.

Мы привыкли думать о пластике как о мусоре, который валяется на обочинах. Однако искажение данных о плодородии почв грозит аграриям неверным выбором удобрений и технологий обработки посевов. В конечном счёте это может привести к снижению качества продуктов питания и падению урожаев, ведь здоровая почва — залог продовольственной безопасности.

– Если мы будем переоценивать реальное содержание органического углерода и гумуса в почве из-за примесей пластика, это напрямую скажется на оценке продуктивности сельскохозяйственных земель, — подчёркивают исследователи.