Трансформация режима увлажнения почв Тамбовской области за последние 50 лет существенно повлияла на их строение и химические свойства. Причем выраженность изменений зависела от положения почвы в рельефе.
Это выяснили исследователи из Почвенного института им. Докучаева и Московского государственного университета имени М. В, Ломоносова (МГУ). Для этого они сравнили свойства современных почв на территории Тамбовской области с данными 1970-х годов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Eurasian Soil Science.
Ученые отмечают, что водный режим — один из важнейших факторов, определяющих свойства почв. Движение воды из верхних горизонтов к нижним влияет на перераспределение минеральных соединений, кислотность и формирование внешних признаков, по которым можно судить об условиях переувлажнения.
Поэтому, наблюдая, как менялись почвы на протяжении последних десятилетий или даже столетий, можно спрогнозировать будущие изменения, а также найти оптимальные подходы к сохранению сельскохозяйственных и природных земель. Однако проследить такие процессы удается редко, поскольку для этого необходимы повторные исследования участков, подробно изученных несколько десятилетий назад.
Авторы исследования выбрали четыре типа почв, сменяющих друг друга в пределах одной котловины, но занимающих разные элементы рельефа — от ее днища до возвышенности. Это позволило проследить, как положение в ландшафте влияет на реакцию почв в условиях изменения климата.
В ходе экспедиции 2022 года ученые описали строение почвенных профилей, определили глубину горизонтов, измерили содержание карбонатов и кислотность почв. Кроме того, авторы сравнили современное положение железо-марганцевых конкреций с архивными описаниями, а также проанализировали метеорологические наблюдения за период с 1936 по 2022 год и с помощью численного моделирования оценили изменение вертикальных потоков влаги в почве.
В итоге выяснилось, что за полвека доля дождей, особенно в летний период, увеличилась. При этом объем воды, поступающий в почву при весеннем снеготаянии, сократился. Моделирование выявило два периода, когда влага активнее всего поступала в почвенный профиль: 1980−2000-е и 2010−2020-е годы. Это усилило перераспределение веществ в почвах и привело к изменению ряда их свойств.
В большинстве исследованных почв содержание карбонатов за последние 50 лет уменьшилось на 10−71% в зависимости от типа, а глубина их залегания увеличилась. Кроме того, значения кислотности (pH) в них снизились на 0,1−1,4 единицы. Кроме того, ученые обнаружили смещение глубины залегания железо-марганцевых конкреций, что свидетельствует о перестройке условий сезонного переувлажнения.
При этом разные типы почв дали неодинаковый отклик на климатические изменения. Наиболее стабильными оказались пахотные черноземы, расположенные на возвышенных участках. Наиболее выраженные изменения произошли в солоди, занимающей самое низкое положение в рельефе.
Полученные нами результаты помогут специалистам прогнозировать, как в дальнейшем поменяются плодородие и физико-химические свойства российских почв в условиях изменения климата. Кроме того, опираясь на полученные данные, станет возможно сформулировать рекомендации о корректировке систем земледелия, в частности подходов к удобрению и поливу, а также минимизации экологических рисков. В будущем мы планируем на основе полученных данных количественно охарактеризовать скорости процессов образования почв во временном масштабе
Ранее Наука Mail рассказывала, какие ошибки прошлого довели почву в Хакасии до состояния пустыни, и нашли способ остановить эрозию, используя деревья и отказ от плуга.