Фосфор и калий играют ключевую роль в минеральном питании растений. В Нечерноземном регионе для обеспечения высоких урожаев сельскохозяйственной продукции требуется регулярное внесение этих макроэлементов с использованием удобрений. Сотрудники географического факультета МГУ совместно с ЦЭПЛ РАН и Тяньцзиньского университета Китая изучили, как меняется содержание и вертикальное распределение доступных растениям форм фосфора и калия в почвах после выведения из сельскохозяйственного оборота. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (грант № 21-74-20171-П), опубликованы в журнале «Forests» (Q1).
Исследование было проведено в национальном парке «Смоленское Поозерье». На северо-западе Смоленской области наблюдалось постепенное сокращение площадей обрабатываемых земель на протяжении ХХ века. На заброшенных сельскохозяйственных угодьях естественные процессы привели к восстановлению лесного покрова, где преобладают сосна и ель. Сосна заселяет участки с супесчаными почвами, характеризующимися сухостью и недостатком питательных веществ. Ель, в свою очередь, появляется на более плодородных и влагоемких супесчаных или легкосуглинистых почвах.
В национальном парке «Смоленское Поозерье» исследователи отобрали 45 участков, представляющих 7 стадий восстановления сосновых и еловых лесных массивов (сосновые и еловые хроносерии). За начальные стадии были приняты пашни и молодые залежные луга, соответствующие 0 и 1 соответственно, а старовозрастные лесные участки, не подвергавшиеся изменениям более столетия, – за заключительную, шестую стадию. На каждом участке был выполнен один почвенный разрез, из которого изъято в общей сложности 366 почвенных образцов.
«В ходе исследования, проведенного в Смоленском Поозерье, было установлено, что избыточное увлажнение и легкий гранулометрический состав почв приводят к постепенному уменьшению концентрации фосфора и калия в гумусовом горизонте. Данная тенденция наблюдается от начальных стадий развития (агроценозов и залежных лугов) до конечных (старовозрастных хвойных лесов). Причиной является отсутствие внесения удобрений, изменение состава растительного опада и вымывание элементов дождем. Особенно заметно это в верхнем слое почвы, толщиной 0-5 см », — рассказал магистрант географического факультета МГУ Павел Чеченков.
Тип леса, стадия сукцессии и характеристики почвы оказывают значительное влияние на распределение фосфора и калия в почвенном профиле. « Фосфор, присутствующий в виде анионов в почве, вымывается быстрее, чем калий, который образует катионы. На ранних этапах развития сукцессий концентрация фосфора выше в пахотных и перепахотных горизонтах по сравнению с более глубокими слоями почвы. Однако через 10-30 лет после прекращения обработки земли это распределение изменяется и становится равномерным по вертикали. Впоследствии происходит регрессивная дифференциация, при которой гумусовый горизонт становится менее богатым фосфором по сравнению с расположенными ниже минеральными слоями », — сообщила младший научный сотрудник географического факультета МГУ Полина Енчилик.
На распределение доступного калия в большей степени влияет тип леса и кислотно-щелочной баланс почвы, чем стадия сукцессии. После прекращения обработки почвы содержание подвижных форм калия со временем уменьшается, однако сохраняется его характерное поверхностное распределение.
«В настоящей работе проведена оценка факторов, влияющих на вынос калия и фосфора из почв, ранее использовавшихся в сельском хозяйстве. Результаты исследования помогут в выборе стратегии дальнейшего использования земель, вышедших из оборота: определении, целесообразно ли возобновлять распашку или проводить лесовосстановление. Также полученные сведения могут быть применены для моделирования выноса биогенных элементов в поверхностные и грунтовые воды », — подытожил руководитель проекта, старший научный сотрудник географического факультета МГУ Иван Семенков.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ