Оценка состояния органического вещества и физических свойств постагрогенной дерново-подзолистой почвы и ее пахотного аналога

Почвы часто по разным причинам выходят из сельскохозяйственного оборота, при этом около 1/4 залежных почв в мире являются российскими, преимущественно расположенными в таежно-лесной зоне. Во время нахождения в залежи в почвах происходят изменения, направленность которых обусловлена сочетанием различных факторов, поэтому для определения целесообразности или очередности возврата залежных почв в пашню актуальной является оценка важнейших показателей их плодородия. С этой целью проведено сравнительное исследование показателей состояния органического вещества и физических свойств пахотной дерново-подзолистой почвы и ее постагрогенного аналога, находящегося более 20 лет под залежью. Отмечено достоверное увеличение содержания углерода легкой фракции органического вещества в слое 0‑10 см залежной почвы по сравнению с соответствующим горизонтом пахотного аналога. В горизонте 10‑20 см это увеличение проявилось в виде тенденции, также проявилась тенденция повышения содержания органического углерода (общего гумуса) в бывшем пахотном слое почвы залежи. Увеличение данных показателей состояния органического вещества обусловлено, по-видимому, ростом количества растительных остатков в результате сукцессии естественной травянистой растительности по сравнению с количеством послеуборочных остатков на пашне. В залежной почве также наблюдалось увеличение количества макроагрегатов, агрономически ценных агрегатов, водопрочности макро- и микроагрегатов по сравнению с пахотной почвой. Очевидно, такое улучшение показателей структурного состояния связано с увеличением гумусированности и с отсутствием механической обработки почв, способствующей разрушению агрегатов. Почва залежи по сравнению с пахотной имела достоверно более низкую плотность и плотность твердой фазы, что объясняется более высоким содержанием в ней легкой фракции органических веществ, а также лучшей структурой. Полученные результаты позволяют оценить характер изменений показателей плодородия дерново-подзолистой почвы в результате пребывания в залежном состоянии. Показатель содержания легкой фракции органического вещества является более ранним индикатором восстановления почв под залежью по сравнению с общим содержание углерода в почве, что позволяет определить целесообразность и очередность возвращения залежных почв в пашню.

1. Kurganova I., Merino A., Lopes de Gerenyu V., Barros N. at al. Mechanisms of carbon sequestration and stabilization by restoration of arable soils after abandonment: A chronosequence study on Phaeozems and Chernozems. Geoderma. 2019;354:113882: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.113882

2. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения Российской Федерации в 2020 году. Москва: ФГБНУ «Росинформагротех», 2022. 384 с.

3. Kalinina O., Goryachkin S.V., Lyuri D.I., Giani L. Post-agrogenic development of vegetation, soils, and carbon stocks under self-restoration in different climatic zones of European Russia. Catena. 2015;129:18-29: https://doi.org/10.1016/j.catena.2015.02.016

4. Гончарова О.Ю., Телеснина В.М. Биологическая активность постагрогенных почв (на примере Московской области) // Вестник Московского университета. Серия 17 «Почвоведение». 2010. № 4. С. 24-31.

5. Баева Ю.И., Курганова И.Н., Лопес Де Гереню В.О., Овсепян Л.А. и др. Изменение агрегатного состава различных типов почв в ходе залежной сукцессии // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2017. № 88. С. 47-74. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2017-88-47-74

6. Morris S.J., Bohm S., Haile-Mariam S., Paul E.A. Evaluation of carbon accrual in afforested agricultural soils. Global Change Biology. 2007;13:1145-1156. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2007.01359.x

7. Poeplau C., Don A., Vesterdal L., Leifeld J. et al. Temporal dynamics of soil organic carbon after land-use change in the temperate zone–carbon response functions as a model approach. Global Change Biology. 2011;17:2415-2427. https://doi.org/10.1111/j.365-2486.2011.02408.x

8. He Y., Xu Z., Chen C., Burton J. et al. Using light fraction and macroaggregate associated organic matters as early indicators for management-induced changes in soil chemical and biological properties in adjacent native and plantation forests of subtropical Australia. Geoderma. 2008;147(3 4):116-125. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2008.08.002.

9. Lavallee J.M., Soong J.L., Cotrufo M.F. Conceptualizing soil organic matter into particulate and mineral-associated forms to address global change in the 21st century. Global Change Biology, 2020;26(1):261-273. https://doi.org/10.1111/gcb.14859

10. Борисов Б.А., Ефимов О.Е., Елисеева О.В. Органическое вещество и физические свойства постагрогенной эродированной дерново-подзолистой почвы в сравнении с пахотным аналогом // Почвоведение. 2022. № 7. С. 909-917. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070036.

11. Gregorich E.G., Greer K.J., Anderson D.W., Liang B.C. Carbon distribution and losses: erosion and deposition effects. Soil and Tillage Research. 1998;47(3 4):291 302. https://doi.org/10.1016/S0167-1987(98)00117-2

12. Hao X., Han X. – Z., Li N., Lei W. Long-term grassland restoration exerts stronger impacts on the vertical distribution of labile over recalcitrant organic carbon fractions in Mollisols. Soil Science Society of America Journal. 2022;86:1444-1456. https://doi.org/10.1002/saj2.20422

13. Borisov B.A., Efimov O.E., Eliseeva O.V., Tarazanova T.V. et al. Organic matter of sod-podzolic soil after transition to a fallow state. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021:022022. http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/1010/1/012108

14. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф. Почвоведение: Практикум. М.: «ИНФРА-М», 2014. 256 с.

15. Liao J., Yang X., Dou Y., Wang B. et al. Divergent contribution of particulate and mineral-associated organic matter to soil carbon in grassland. Journal of Environmental Management. 2023(344):118536. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118536

16. Chen S., Feng X., Lin Q., Liu C. et al. Pool complexity and molecular diversity shaped topsoil organic matter accumulation following decadal forest restoration in a karst terrain. Soil Biology and Biochemistry. 2022;166:108553. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108553

17. Poirier V., Roumet C., Munson A.D. The root of the matter: Linking root traits and soil organic matter stabilization processes. Soil Biology and Biochemistry. 2018;120:246 259. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.02.016

18. John B., Yamashita T., Ludwig B., Flessa H. Storage of organic carbon in aggregate and density fractions of silty soils under different types of land use. Geoderma. 2005;128(1 2):63-79. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.12.013

19. Wang B., Xu G., Ma T., Chen L. et al. Effects of vegetation restoration on soil aggregates, organic carbon, and nitrogen in the Loess Plateau of China. Catena. 2023;231:107340. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107340