Что скрывают заброшенные поля: леса возвращают в почву углерод, азот и фосфор

Заброшенные сельскохозяйственные земли — это не пустые территории, а своеобразные лаборатории природы, где постепенно восстанавливается лесной покров и меняется сам состав почвы. Российские учёные изучили этот процесс на примере национального парка "Смоленское Поозерье" и выяснили, какие химические преобразования происходят с землёй, когда она перестаёт обрабатываться человеком.

Когда поля превращаются в леса

Во всём мире, включая Россию, часть сельхозугодий по разным причинам перестаёт использоваться. Там, где раньше проходила активная распашка, через годы появляются луга, а затем — молодые леса. Постепенно деревья и кустарники формируют новые экосистемы, а вместе с ними изменяется и химический состав почвы.

Главное отличие в том, что после отказа от земледелия в почву больше не поступают удобрения. Из-за этого увеличивается её кислотность, а баланс химических элементов начинает зависеть исключительно от природных факторов: содержания гумуса, доступного калия и фосфора.

Что меняется в гумусе

Учёные проанализировали 27 участков, отражающих разные стадии восстановления леса — от пашен и лугов до лесных массивов возрастом 135 лет. На каждой площадке были сделаны почвенные разрезы глубиной до одного метра, из которых брали образцы для химического анализа.

Результаты показали: сильнее всего меняется верхний гумусовый горизонт почвы. Здесь со временем накапливаются жизненно важные элементы — углерод, азот, фосфор и сера, а также марганец. Одновременно уменьшается количество подвижных соединений кальция, магния и стронция, поскольку они активнее вымываются в более кислой среде.

"С восстановлением лесного покрова на химический состав почв перестает оказывать влияние антропогенный фактор, в частности, неравномерность внесения удобрений. При этом увеличивается роль природных свойств почв — кислотности, содержания гумуса и доступных калия и фосфора", — пояснила кандидат географических наук Полина Енчилик, младший научный сотрудник географического факультета МГУ.

Глубинные горизонты — более стабильные

Изменения в нижних слоях оказались не столь выраженными. В элювиальном горизонте, где вещества вымываются, уменьшилось лишь количество доступных форм калия и фосфора. В ещё более глубоких слоях — иллювиальном горизонте и в почвообразующей породе — значимых изменений вовсе не зафиксировано. Это значит, что основное воздействие многолетнего земледелия сосредоточено в верхних слоях почвы.

Почему это важно

Повышение кислотности почв может сказаться не только на росте деревьев, но и на состоянии водоёмов. Вымывание кальция, магния и других элементов из верхних горизонтов приводит к тому, что они попадают в близлежащие реки и озёра. Для таких экосистем, как в Смоленском Поозерье, где озёра бедны питательными веществами, это серьёзный риск.

"Результаты исследования показывают, что, несмотря на многовековую распашку, существенному воздействию со стороны человека подвергается лишь гумусовый горизонт почв и в меньшей мере — элювиальный. Поэтому при управлении земельными ресурсами на заброшенных сельскохозяйственных угодьях в первую очередь необходимо уделять внимание свойствам этих горизонтов", — отметил кандидат географических наук Иван Семенков, старший научный сотрудник МГУ, заведующий лабораторией ЦЭПЛ РАН.

Почвы как зеркало будущего леса

Понимание того, какие элементы теряются или накапливаются в почве при восстановлении леса, поможет выработать стратегии рационального землепользования. Если вовремя учитывать изменения в составе гумуса, можно поддерживать здоровье лесных экосистем, не допуская деградации земель и загрязнения водоёмов.