Biouhlí přetváří skryté půdní mikroorganismy, které zachycují oxid uhličitý v zemědělské půdě

17. 12. 2025

Nová studie ukazuje, že přehlížený mikrobiální proces je silně ovlivněn typem půdy, kořeny rostlin a biouhlím, materiálem bohatým na uhlík, který je stále více podporován pro udržitelné zemědělství.

V publikovaném výzkumu vědci zkoumali, jak autotrofní půdní mikroby, které fixují oxid uhličitý prostřednictvím Calvinova cyklu, reagují na přírůstky biouhlí ve dvou kontrastních zemědělských systémech: zaplavených rýžových polích a dobře provzdušněných horských orných plochách. Tým se zaměřil na klíčové mikrobiální geny, známé jako cbbL a cbbM, které kódují enzym RubisCO, jenž řídí biologickou fixaci uhlíku.

Výsledky ukazují, že rýžové půdy, zejména kolem kořenů rostlin, jsou ohnisky pro mikrobiální fixaci uhlíku. Tyto mikroby aktivně zachycují oxid uhličitý způsoby, které byly ve výzkumu půdního uhlíku většinou opomíjeny.

Pomocí terénních experimentů v Číně vědci kombinovali molekulární analýzy, měření enzymové aktivity a sekvenování mikrobiálních komunit. Zjistili, že mikroby nesoucí gen cbbL dominují fixaci uhlíku v obou typech půd, ale rýžové půdy podporují mnohem vyšší celkovou aktivitu. Zaplavené podmínky, měnící se redoxní stavy a působení kořenů rýže vytvořily ideální mikroprostředí pro prosperitu autotrofních mikrobů.

Rizosféra, úzká zóna půdy obklopující kořeny, se stala kritickou zónou pro zachycování uhlíku. Na rýžových polích byla aktivita enzymu RubisCO konzistentně vyšší u kořenů než v objemové půdě, což potvrzuje, že mikrobiální interakce rostlin zesilují asimilaci uhlíku v půdě.

Biouhlí vyráběné zahříváním zbytků plodin za podmínek s nízkým obsahem kyslíku, hrálo složitou roli. Místo pouhého zvýšení fixace uhlíku napříč všemi oblastmi biouhlí selektivně přetvářelo mikrobiální komunity. V rýžových půdách snížilo množství mikrobů přenášejících gen cbbM, které jsou méně časté, ale úzce spojené s vysokou aktivitou RubisCO za podmínek nízkého obsahu kyslíku.

Biouhlí nepřidává půdě jen uhlík. Mění, které mikroby jsou aktivní a jak uhlík proudí půdním systémem. To může vést k kompromisům mezi různými mikrobiálními cestami fixace uhlíku.

Studie také odhalila silné vazby mezi mikrobiální fixací uhlíku a cyklováním dusíku. Tvorba půdního dusíku, redoxní podmínky a enzymové aktivity se ukázaly jako hlavní faktory ovlivňující to, které mikrobiální skupiny dominují. V rýžových půdách silně reguloval fixaci uhlíku anorganický dusík a redoxní potenciál, zatímco v horských půdách hrála větší roli mikrobiální biomasa a labilní zásoby uhlíku a dusíku.

Důležité je, že výzkumníci zjistili, že fixace uhlíku těmito mikroby je úzce spjata s dalšími biogeochemickými procesy, včetně redukce dusíku, cyklu železa, metabolismu metanu a dokonce i detoxikace arsenu. To zdůrazňuje širší ekologický význam autotrofních mikrobů přesahující samotné ukládání uhlíku.

Zjištění naznačují, že strategie zaměřené na zlepšení ukládání uhlíku v půdě by měly zohlednit mikrobiální dráhy, které fungují nezávisle na vstupech do rostlin. Biouhlí zůstává slibným nástrojem, ale jeho dopady silně závisí na typu půdy, hospodaření s vodou a stavu živin.

Tím, že studie odhaluje, jak biouhlí a zemědělské systémy formují mikrobiální fixaci uhlíku, poskytuje nový pohled na to, jak lze zemědělské půdy spravovat tak, aby lépe podporovaly klimaticky šetrné zemědělství a dlouhodobé ukládání uhlíku.

Zdroj v angličtině: ZDE