BioScience Blog – Научный Биологический блог

В последнее время в связи с проблемой глобальных изменений климата и окружающей среды отмечается повышенный интерес к изучению динамики запасов гумуса почв, так как даже относительно небольшое их изменение может повлиять на уровень углекислого газа в атмосфере и климат планеты. К существенным изменениям запасов гумуса почв приводит смена характера землепользования. В настоящее время на территории России большие площади выбывших из сельскохозяйственного оборота земель зарастают кустарником и мелколесьем. Поэтому важно понять какие процессы в этом случае будут доминировать, минерализации органического вещества или секвестрации углерода почвами. Одним из наиболее эффективных методов прогнозирования изменений запасов углерода в почве в результате антропогенных воздействий является математическое моделирование.

Нами был проведен расчет динамики запасов гумуса при естественном зарастании пахотных дерново-подзолистых почв, выведенных из сельскохозяйственного использования, на основе нелинейной модели круговорота углерода NAMSOM [Рыжова, 2003]. Результаты моделирования сравнивались с экспериментальными данными об изменении запасов гумуса в дерново-подзолистых почвах южной тайги в результате зарастания пашни лесом. Они были получены при изучении хроноряда почв постагрогенных биогеоценозов Парфеньевского района Костромской области. Он представлен среднесуглинистыми дерново-подзолистыми почвами на покровных суглинках под пашней (посев овса), разнотравно-злаковым лугом (залежь 7 лет), молодым лесом (залежь 20 лет), лесом 45 лет и ельником 80-100 летнего возраста. Пробные площади расположены на водоразделе на расстоянии 100-250 м друг от друга. В Европейской южной тайге широко представлены вторичные еловые леса и практически полностью исчезли коренные таежные биогеоценозы. Сохранился лишь один значительный участок коренных темнохвойных лесов в Кологривском районе Костромской области. Он граничит с Парфеньевским районом, где проводились наши исследования, что дало возможность дополнить изучаемый хроноряд дерново-подзолистыми почвами «эталонного» коренного ельника южной тайги. Термин «эталонный ельник» использован нами в том смысле, что он не подвергался прямому хозяйственному воздействию и находится в квазиравновесном состоянии с условиями среды, которые соответствуют естественным биогеоценозам Европейской части южной тайги.

Проверка модели показала, что она адекватно описывает динамику запасов гумуса в период зарастания пахотных дерново-подзолистых почв лесом.

Проведенные на основе выбранной модели вычислительные эксперименты показали, что запасы гумуса в зарастающих пахотных дерново-подзолистых почвах, занимающих автономное положение в рельефе, стремятся к стационарному значению, соответствующему уровню гумусонакопления в дерново-подзолистых почвах ельников южной тайги, независимо от исходного запаса гумуса в пахотной почве. Запасы гумуса в пахотной почве определяют характер его динамики в процессе зарастания лесом. При зарастании освоенных дерново-подзолистых почв бедных гумусом его запасы увеличиваются, а при зарастании окультуренных почв они могут снижаться. Время релаксации зависит от гранулометрического состава почвы и разницы в запасах углерода в почвах пашни и «эталонного» леса.