| 4 |
1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. |
Постагрогенная трансформация почв таежной зоны |
| Результаты этапа: Получены данные, характеризующие динамику показателей биологического круговорота и почвенных свойств в ходе естественного восстановления леса на пашне и сенокосе в подзоне южной тайги. Исследования проводились в Мантуровском районе Костромской области. Изучались два хроноряда, различающиеся по лито-геоморфологическим условиям и истории сельскохозяйственного использования. Установлено, что за 90-100 лет в результате естественного восстановления леса запас углерода в постагрогенных экосистемах увеличиваются с 40 до 170 т С/га при зарастании пашни и с 80 до 198 т С/га в случае зарастания сенокоса. В луговых и молодых лесных экосистемах главной составляющей общего запаса углерода является почвенный углерод, а в лесных экосистемах старше 30 лет - углерод многолетних частей древостоя. В случае зарастания пахотной агродерново-подзолистой супесчаной почвы происходит увеличение запасов углерода в верхнем слое (0-30см). Отмечена дифференциация старопахотного горизонта по содержанию углерода, который аккумулируется в его верхней трети (0-10см), что связано с преобразованием дернины на ранних стадиях сукцессии и поступлением опада на более поздних. Определены изменения в поступлении азота и зольных элементов в почву в результате смены характера землепользования. Выявлены различия в динамике поступления азота и зольных элементов с легкоразлагаемым опадом при зарастании пашни и сенокоса. В ходе восстановления леса на пашне отмечается два максимума. Первый, на луговой стадии связан с прекращением отчуждения урожая и ростом продуктивности травостоя, второй, через 35-40 лет на стадии мелколиственного вторичного леса за счет интенсивного поступления листового опада. При зарастании сенокоса поступление азота и зольных элементов в почву с легкоразлагаемым опадом значительно снижается. С максимумами в динамике поступления легкоразлагаемого опада при восстановлении леса на пашне связано увеличение доступного калия и фосфора в гумусовом горизонте почв. На семилетней залежи их содержание в старопахотном горизонте в 2-3 раза выше по сравнению с пашней. Изучена динамика содержания микробной биомассы в почве. Показано, что в ходе лесовосстановительной сукцессии на пашне ее содержание увеличивается почти в два раза. |
| 5 |
1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. |
Математическое моделирование динамики органического вещества почв |
| Результаты этапа: В связи с проблемой глобального изменения климата много внимания уделяется оценке возможной секвестрации углерода при создании лесных плантаций и естественном зарастании лесом бывших сельскохозяйственных земель. Для России это представляет особый интерес, так как практически две трети залежей в нашей стране расположены в лесной зоне. Для прогнозирования реакции почв на изменения характера землепользования широко используются модели круговорота углерода почвенного и экосистемного уровней. Нами были проведены исследования динамики запасов углерода в почве на основе нелинейной модели круговорота углерода NAMSOM для вариантов, характеризующих восстановление ельников южной тайги на пашне с агродерново-подзолистыми почвами в зависимости от их гранулометрического состава и характера предыдущего землепользования. Для экспериментального обеспечения модели были использованы результаты, полученные нами при изучении динамики запасов и состава органического вещества в почвах в ходе естественного восстановления леса на бывшей пашне на примере хроноряда постагрогенных экосистем южной тайги (Костромская обл.). Полученные результаты свидетельствуют, что независимо от начальных условий запасы почвенного углерода стремятся к стационарным значениям, которые определяются только величинами параметров круговорота углерода и соответствуют условиям южной тайги. Хотя начальные условия не влияют на стационарные значения запаса углерода в почве, они, тем не менее, определяют конкретный характер его изменений в ходе постагрогенной сукцессии. От запаса углерода на пашне зависит его динамика на первом этапе, пока отклонение сравнимо по величине со стационарным значением. Время релаксации, характеризующее поведение системы при асимптотическом приближении к стационарному состоянию, не зависит от начального запаса углерода в почве, а определяется его стационарным значением и параметрами круговорота. Полученные результаты продемонстрировали разную направленность изменений запасов почвенного углерода в зависимости от различий в характере предыдущего землепользования и гранулометрического состава почв. Например, при эксплуатации почв с внесением органических удобрений в дозе 10–15 т/ га, уровень стабилизации углерода в суглинистых и супесчаных агродерново-подзолистых почвах составляет соответственно 5.5 и 4.6 кг С м-2. Для суглинистых почв это меньше, а для супесчаных – больше расчетных стационарных запасов в соответствующих восстанавливающихся лесных экосистемах, поэтому по результатам моделирования в первых наблюдается увеличение запасов углерода, а во вторых – уменьшение. |
