Фосфор и калий являются важнейшими элементами минерального питания растений. В Нечерноземье для того, чтобы получать высокие урожаи сельхозпродукции, необходимо постоянно вносить эти макроэлементы с удобрениями. Ученые географического факультета МГУ с коллегами из 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 проводилось в национальном парке «Смоленское Поозерье». Здесь, на северо-западе Смоленской области, на протяжении ХХ века постепенно сокращались площади распахиваемых земель. В результате естественных сукцессий на значительной части заброшенных сельскохозяйственных угодий наблюдается восстановление леса с преобладанием сосны и ели. При этом сосна заселяет участки с супесчаными, самыми сухими и обедненными элементами питания почвами. Ель появляется на более богатых и увлажненных супесчаных или легкосуглинистых почвах.
Почвы разных стадий восстановления сосняков и ельников в Смоленском Поозерье. Фото И.Н. Семенкова
В пределах национального парка «Смоленское Поозерье» ученые выбрали 45 участков, характеризующих 7 стадий восстановления сосновых и еловых лесов (сосновая и еловая хроносерии). Пашни и молодые залежные луга рассматривались как начальные стадии: 0 и 1 соответственно, а старовозрастные участки леса, которые оставались нетронутыми в течение более 100 лет, были приняты за конечную, 6-ю стадию. На каждом участке было заложено по одному почвенному разрезу, из которых суммарно отобрано 366 почвенных проб.
Еловая хроносерия: елово-березовый кислично-зеленомошный лес возрастом 65 лет. Фото И.Н. Семенкова, национальный парк «Смоленское Поозерье», 2021 год
«Исследование показало, что в условиях Смоленского Поозерья с избыточным увлажнением и почвами лёгкого гранулометрического состава содержание фосфора и калия в гумусовом горизонте почв постепенно снижается от начальных стадий (агроценозов и залежных лугов) к заключительным (старовозрастные хвойные леса). Это происходит из-за прекращения внесения удобрений, изменения состава растительного опада и выноса элементов с осадками. Наиболее ярко это проявляется в верхнем слое почвы 0 – 5 см», — рассказал магистрант географического факультета МГУ Павел Чеченков.
На распределение фосфора и калия в почвенном профиле существенное влияние оказывают тип леса, стадия сукцессии и особенности почвы.
«Фосфор, входящий в состав почвенных анионов, выносится более интенсивно, чем образующий катионы калий. На начальных стадиях сукцессий фосфор показывает повышенное содержание в пахотном и старопахотном горизонтах относительно нижележащих слоев почвы. Через 10 – 30 лет после прекращения распашки это распределение сменяется равномерным вертикальным. В дальнейшем формируется регрессивная дифференциация, когда гумусовый горизонт обеднён фосфором относительно минеральных горизонтов, залегающих ниже», — поделилась младший научный сотрудник географического факультета МГУ Полина Енчилик.
Еловая хроносерия: ельник с березой и единичной сосной чернично-зеленомошный, возраст 115 лет. Фото И.Н. Семенкова, национальный парк «Смоленское Поозерье», 2021 год
Распределение доступного калия более стабильно на разных стадиях сукцессии и больше зависит от типа леса и щелочно-кислотной реакции почвы. После прекращения распашки содержание подвижных форм калия постепенно снижается, сохраняя при этом поверхностно-аккумулятивный тип дифференциации.
«В нашей работе дается оценка факторов, определяющих вынос калия и фосфора из почв, выведенных из сельхозоборота. Полученные результаты будут полезны при выборе дальнейшего пути использования постагрогенных территорий, целесообразнее возобновлять на них распашку или планировать лесовосстановительные работы. Кроме того, полученные данные могут быть использованы для моделирования выноса биогенных элементов в поверхностные и грунтовые воды», — резюмировал руководитель проекта, старший научный сотрудник географического факультета МГУ Иван Семенков.
Изображение на обложке: схема изменения наземного покрова на разных стадиях восстановления хвойных лесов в Смоленском Поозерье. Автор П.Р. Енчилик.
Источник: МГУ
