ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2023.246.263-281isplta-102Research ArticleЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВОFORESTRYДинамика подвижных форм фосфора в почве на различных стадиях постагрогенной сукцессии в Ленинградской областиDynamics of mobile forms of phosphorus in soil at different stages of post-agrogenic succession in the Leningrad regionhttps://orcid.org/0000-0002-7504-5743ДаниловД. А.DanilovD. A.

ДАНИЛОВ Дмитрий Александрович – профессор кафедры лесоводства, доктор сельскохозяйственных наук; Главный научный сотрудник

194021, Институтский пер., 5, Санкт-Петербург

188338, Институтская ул., д. 1, д. Белогорка, Гатчинский район, Ленинградская область

DANILOV Dmitry A. – DSc (Agriculture), Professor of Forestry Department; Principal researcher of Department of Agrochemistry and Agrolandscapes

194021. Institutskiy per. 5. St. Petersburg

188338. Institutskaya str. 1. Belogorka. Leningrad Region

stown200@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8704-6516ЗайцевД. А.ZaitsevD. A.

ЗАЙЦЕВ Дмитрий Андреевич – старший научный сотрудник отдела агрохимии и агроландшафтов, кандидат сельскохозяйственных наук

188338, Институтская ул., д. 1, д. Белогорка, Гатчинский район,Ленинградская область

ZAYTSEV Dmitriy A. – PhD (Agriculture), senior researcher of Department of Agrochemistry and Agrolandscapes

188338. Institutskaya str. 1. Belogorka. Leningrad Region

disoks@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0379-9191ИвановА. А.IvanovA. A.

ИВАНОВ Алексей Алексеевич – научный сотрудник отдела агрохимии и агроландшафтов

188338, Институтская ул., д. 1, д. Белогорка, Гатчинский район, Ленинградская область

IVANOV Aleksey Alekseevich – researcher of Department of Agrochemistry and Agrolandscapes

188338. Institutskaya str. 1. Belogorka. Leningrad Region

iwanov.le2011@yandex.ruЯнушС. Ю.YanushS. Yu.

ЯНУШ Сергей Юрьевич – старший научный сотрудник отдела агрохимии и агроландшафтов, кандидат сельскохозяйственных наук

188338, Институтская ул., д. 1, д. Белогорка, Гатчинский район, Ленинградская область

YANUSH Sergej Yur'evich – PhD (Agriculture), senior researcher of Department of Agrochemistry and Agrolandscapes

188338. Institutskaya str. 1. Belogorka. Leningrad Region

btkwood@mail.ruСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова; Ленинградский НИИСХ Белогорка – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр картофеля им. А.Г. Лорха»РоссияSt.Petersburg State Forest Technical University; Leningrad Research Agriculture Institute Branch of Russian Potato Research CentreRussian FederationЛенинградский НИИСХ «Белогорка» – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр картофеля им. А.Г. Лорха»РоссияLeningrad Research Agriculture Institute Branch of Russian Potato Research CentreRussian Federation2023200220240246263281Copyright © Данилов Д.А., Зайцев Д.А., Иванов А.А., Януш С.Ю., 20242024Данилов Д.А., Зайцев Д.А., Иванов А.А., Януш С.Ю.Danilov D.A., Zaitsev D.A., Ivanov A.A., Yanush S.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/102

Представлены данные по изучению таких показателей почвенного плодородия, как содержание органического вещества и подвижных форм фосфора на различных стадиях восстановления растительности бывших пахотных почв в Ленинградской области (Россия). После снятия сельскохозяйственной нагрузки на этих землях сформировались постагрогенные растительные сообщества, играющие роль в почвообразовательном процессе. Исследуемые объекты располагаются на двучленных по строению почвах в пределах Гатчинского района. Было проанализировано агрохимическое состояние почвенного комплекса под серией объектов на ранних стадиях сукцессий в 5, 10, 20 и 25 лет после прекращения использования под пашню, а также на старопахотных почвах 85 лет с разным по составу участием древесных пород. На участках залежностью 25 лет также были выделены участки с разными доминирющими видами древесно-кустарниковой растительности. Статистический анализ полученных данных показал, что с увеличением срока заброшенности почв средние показатели по органическому веществу почвы медленно возрастают и выравниваются к 2025 годам, однако к 85 годам несколько снижаются. На динамику подвижных форм фосфора неоднородно восстанавливающаяся древесно-кустарниковая растительность начинает оказывать значимое влияние ближе к 2025 годам. При сроке заброшенности в 25 лет не прослеживается влияние основной древесно-кустарниковой породы на показатели почвенного плодородия. Влияние состава хвойного древостоя как средообразующего фактора на почвы зависит от доли участия ели и сосны. На последних рассматриваемых стадиях сукцессий бывших старопахотных почв накопление органического углерода в основном идет за счет живого напочвенного покрова, характерного для леса, а также хвойного и древесного отпада.

The paper presents data on the study of such indicators of soil fertility as the content of organic matter and mobile forms of phosphorus at different stages of revegetation of former arable soils in the Leningrad region (Russia). After the removal of agricultural load, post-agricultural plant communities, which play a role in the soil formation process, were formed on these lands. The investigated sites are located on two-membered soils within the Gatchina district. The agrochemical condition of the soil complex under a series of sites at early successional stages at 5, 10, 20 and 25 years after stopping use for arable land, as well as on old fallow soils of 85 years with different composition of tree species participation was analysed. Plots with different dominant species of tree and shrub vegetation were also identified on sites fallow for 25 years. Statistical analysis of the obtained data showed that with increasing period of soil fallow the average indicators of soil organic matter slowly increase and level out by 2025 years, but by 85 years they slightly decrease. The dynamics of mobile phosphorus forms is significantly affected by heterogeneously regenerating woody-shrub vegetation closer to 2025 years. At the abandonment period of 25 years, the influence of the main tree and shrub species on soil fertility indicators is not traceable. Influence of coniferous stand composition as an environment-forming factor on soils depends on the share of spruce and pine. At the last considered stages of succession of former old fallow soils organic carbon accumulation is mainly due to living ground cover characteristic for forest, as well as coniferous and woody debris.

залежные землиподвижный фосфорсукцессииагрохимиялесовозобновлениеfallow landsmobile phosphorussuccessionaagrochemistryreforestationReferencesБурдуковский М.Л., Перепелкина П.А. Агроэкологическое состояние почв и восстановление растительности в залежных экосистемах // Биота и среда природных территорий. 2022. Т. 10, № 2. С. 28–36. DOI: 10.37102/2782-1978_2022_2_3Burdukovskij M.L., Perepelkina P.A. Agroecological condition of soils and vegetation restoration in fallow ecosystems. Biodiversity and environment of protected areas, 2022, no. 10(2), pp. 28–36. DOI: 10.37102/2782-1978_2022_2_3 (In Russ.)Васбиева М.Т., Завьялова Н.Е. Фосфатный режим дерново-подзолистой почвы естественных и агрофитоценозов // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2021. Вып. 107. С. 92–115. DOI: 10.19047/0136-1694-2021-107-92-115Cramer V., Hobbs R., Standish R. What’s new about old fields? Land abandonment and ecosystem assembly. Trends in Ecology & Evolution, 2008, vol. 23, pp. 104–112. DOI: 10.1016/j.tree.2007.10.005Данилов Д.А., Жигунов А.В., Рябинин Б.Н., Вайман А.А. Оценка состояния лесных и постагрогенных почв Ленинградской области и перспективы интенсивного лесовыращивания на этих территориях // Известия Санкт- Петербургской лесотехнической академии. 2018. Вып. 223. С. 47–63.Cramer V.A., Hobbs R. Old fields: dynamics and restoration of abandoned farmland. Washington DC: Island Press, 2012. 352 p.Данилов Д.А., Богданова Л.С., Мандрыкин С.С., Яковлев А.А., Сергеева А.С. Влияние плодородия почвы на естественное возобновление леса на старопахотных землях // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019. Вып. 229. С. 145–163. DOI: 10.21266/2079-4304.2019.229.145-163Danilov D.A., Zhigunov A.V., Ryabinin B.N., Vajman A.A. Assessment of the condition of forest and post-agroforest soils in the Leningrad region and perspectives of intensive forest cultivation in these territories. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2018, no. 223, pp. 47–63. (In Russ.)Данилов, Д.А. Зайцев Д.А., Вайман А.А., Иванов А.А. Состояние почвенного комплекса под спелыми древостоями сосны и ели на постагрогенных землях Юго-Запада Ленинградской области // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2022. № 240. С. 84–98. DOI 10.21266/2079-4304.2022.240.84-98Danilov D.A., Bogdanova L.S., Mandrykin S.S., Yakovlev A.A., Sergeeva A.S. Influence of soil fertility on natural forest regeneration on old fallow lands. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2019, no. 229, pp. 145–163. DOI: 10.21266/2079-4304.2019.229.145-163 (In Russ.)Захарченко А., Пасько О., Сорокин И. Динамика сокращения площадей пахотных земель по данным их долгосрочного мониторинга в Томской области // Экология и промышленность России. 2021. Вып. 25(7). С. 54–59. DOI: 10.18412/1816-0395-2021-7-54-59Danilov, D.A. Zajcev D.A., Vajman A.A., Ivanov A.A. Condition of soil complex under mature stands of pine and spruce on post-agrogenic lands of the South-West of the Leningrad Region. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2022, no. 240. pp. 84–98. DOI 10.21266/2079-4304.2022.240.84-98 (In Russ.)Лебедева, И.И. Тонконогов В.Д., Герасимова М.И. Антропогенное почвообразование и новая классификация почв России // Почвоведение. 2005. № 10. С. 1158–1164.FAO. Sustainable Food and Agriculture, 2020 organizational chart. URL: https://www.fao.org/sustainability/news/detail/en/c/1274219 (assessed September 10, 2023).Литвинович А.В., Павлова О.Ю., Лаврищев А.В. и др. Изучение показателей почвенного плодородия окультуренной дерново-подзолистой песчаной почвы на разных стадиях формирования природных экосистем // Агрохимия. 2022. № 6. С. 14–27. DOI: 10.31857/S0002188122060084Garay M., Amiotti N., Zalba P. Response of phosphorus pools in Mollisols to afforestation with Pinus radiata D. Don in the Argentinean Pampa. Forest Ecology and Management, 2018, vol. 422, pp. 33–40. DOI: 10.1016/j.foreco.2018.03.053Люри Д.И., Горячкин С.В., Караваева Н.А., Денисенко Е.А., Нефедова Т.Г. Динамика сельскохозяйственных земель России в ХХ веке и постагрогенное восстановление растительности и почв. М., 2010. 416 с.Hurtt G.C., Chini L.P., Frolking S., Betts R.A., Feddema J., Fischer G., et al. Harmonization of land-use scenarios for the period 1500–2100: 600 years of global gridded annual land-use transitions, wood harvest, and resulting secondary lands. Climatic Change, 2011, vol. 109, pp. 117–161. DOI: 10.1007/s10584-011-0153-2Попова А.А., Наквасина Е.Н., Паринова Т.А., Волков А.Г. Неоднородность почвенно-растительного покрова вторичных луговых экосистем островной поймы р. Северной Двины // Вестник Северного (Арктического) федер. ун-та. Серия: Естественные науки. 2016. № 3. С. 72–82. DOI: 10.17238/issn2227-6572.2016.3.72Lebedeva, I.I. Tonkonogov V.D., Gerasimova M.I. Anthropogenic soil formation and new classification of soils in Russia. Eurasian Soil Science, 2005, no. 10, pp. 1158–1164. (In Russ.)Шафран С.А., Ермаков А.А., Виноградова С.Б., Семенова А.И. Изменение плодородия почв Нечерноземной зоны за 50-летний период // Агрохимический вестник. 2021. № 5. С. 3–7. DOI: 10.24412/1029-2551-2021-5-001Litvinovich A.V., Pavlova O.YU., Lavrishchev A.V. et al. Study of soil fertility indicators of cultivated sod-podzolic sandy soil at different stages of formation of natural ecosystems. Agrochemistry, 2022, no 6, pp. 14–27. DOI: 10.31857/S0002188122060084 (In Russ.)Cramer V., Hobbs R., Standish R. What’s new about old fields? Land abandonment and ecosystem assembly // Trends in Ecology & Evolution. 2008. Vol. 23. P. 104–112. DOI: 10.1016/j.tree.2007.10.005Lyuri D.I., Goryachkin S.V., Karavaeva N.A., Denisenko E.A., Nefedova T.G. Dynamics of Russian agricultural land in the twentieth century and post-agro-genic restoration of vegetation and soils. Moscow, 2010. 416 p. (In Russ.)Cramer V.A., Hobbs R. Old fields: dynamics and restoration of abandoned farmland. Washington DC: Island Press, 2012. 352 p.Mao R., Zeng D.H., Hu Y.L., Li L.J., Yang D. Soil organic carbon and nitrogen stocks in an age-sequence of poplar stands planted on marginal agricultural land in Northeast China. Plant and Soil, 2010, vol. 332, pp. 277–287. DOI: 10.1007/s11104-010-0292-7FAO. Sustainable Food and Agriculture, 2020 organizational chart. URL: https://www.fao.org/sustainability/news/detail/en/c/1274219 (дата обращения 10.09.2023).Popova A.A., Nakvasina E.N., Parinova T.A., Volkov A.G. Heterogeneity of soil and vegetation cover of secondary meadow ecosystems of the island floodplain of the Northern Dvina River. Vestnik of Northern (Arctic) Federal University Vestnik of Northern (Arctic) Federal University: Arctic Environmental Research Series, 2016, no. 3, pp. 72–82. DOI: 10.17238/issn2227-6572.2016.3.72 (In Russ.)Hurtt G.C., Chini L.P., Frolking S., Betts R.A., Feddema J., Fischer G., et al. Harmonization of land-use scenarios for the period 1500–2100: 600 years of global gridded annual land-use transitions, wood harvest, and resulting secondary lands // Climatic Change. 2011. Vol. 109. P. 117–161. DOI: 10.1007/s10584-011-0153-2Rapson G.L. Tertiary succession: a new concept to help vegetation restoration. Restoration Ecology, 2023, vol. 31, e13683. DOI: 10.1111/rec.13683Garay M., Amiotti N., Zalba P. Response of phosphorus pools in Mollisols to afforestation with Pinus radiata D. Don in the Argentinean Pampa // Forest Ecology and Management. 2018. Vol. 422. P. 33–40. DOI: 10.1016/j.foreco.2018.03.053Seabloom E.W., Borer E.T., Tilman D. Grassland ecosystem recovery after soil disturbance depends on nutrient supply rate. Ecology Letters, 2020, Vol. 23, pp. 1756–1765. DOI: 10.1111/ele.13591Mao R., Zeng D.H., Hu Y.L., Li L.J., Yang D. Soil organic carbon and nitrogen stocks in an age-sequence of poplar stands planted on marginal agricultural land in Northeast China // Plant and Soil. 2010. Vol. 332. P. 277–287. DOI: 10.1007/s11104-010-0292-7Shafran S.A., Ermakov A.A., Vinogradova S.B., Semenova A.I. Changes in soil fertility in the Non-Chernozem zone over a 50-year period. Agrochemical Herald, 2021, no. 5, pp. 3–7. DOI: 10.24412/1029-2551-2021-5-001 (In Russ.)Rapson G.L. Tertiary succession: a new concept to help vegetation restoration // Restoration Ecology. 2023. Vol. 31. e13683. DOI: 10.1111/rec.13683Smal H., Ligęza S., Pranagal J., Urban D., Pietruczyk-Popławska D. Changes in the stocks of soil organic carbon, total nitrogen and phosphorus following afforestation of post-arable soils: A chronosequence study. Forest Ecology and Management, 2019, vol. 451, 117536. DOI: 10.1016/j.foreco.2019.117536Seabloom E.W., Borer E.T., Tilman D. Grassland ecosystem recovery after soil disturbance depends on nutrient supply rate // Ecology Letters. 2020. Vol. 23. P. 1756–1765. DOI: 10.1111/ele.13591Spohn M., Novák T.-J., Incze J., Giani L. Dynamics of soil carbon, nitrogen, and phosphorus in calcareous soils after land-use abandonment – A chronosequence study. Plant and Soil, 2016, vol. 401, pp. 185–196. DOI: 10.1007/s11104-015-2513-6Smal H., Ligęza S., Pranagal J., Urban D., Pietruczyk-Popławska D. Changes in the stocks of soil organic carbon, total nitrogen and phosphorus following afforestation of post-arable soils: A chronosequence study // Forest Ecology and Management. 2019. Vol. 451. 117536. DOI: 10.1016/j.foreco.2019.117536Stoate C., Báldi A., Beja P., Boatman N.D., Herzon I., van Doorn A. et al. Ecological impacts of early 21st century agricultural change in Europe – a review. Journal of Environmental Management, 2009, vol. 91, pp. 22–46. DOI: 10.1016/j.jenvman.2009.07.005Spohn M., Novák T.-J., Incze J., Giani L. Dynamics of soil carbon, nitrogen, and phosphorus in calcareous soils after land-use abandonment – A chronosequence study // Plant and Soil. 2016. Vol. 401. P. 185–196. DOI: 10.1007/s11104-015-2513-6Vasbieva M.T., Zav'yalova N.E. Phosphate regime of sod-podzolic soil of natural and agrophytocenoses. Dokuchaev Soil Bulletin, 2021, no. 107. pp. 92–115. DOI: 10.19047/0136-1694-2021-107-92-115 (In Russ.)Stoate C., Báldi A., Beja P., Boatman N.D., Herzon I., van Doorn A., et al. Ecological impacts of early 21st century agricultural change in Europe – a review // Journal of Environmental Management. 2009. Vol. 91. P. 22–46. DOI: 10.1016/j.jenvman.2009.07.005Zaharchenko A., Pas'ko O., Sorokin I. Dynamics of reduction of arable land areas according to their long-term monitoring in Tomsk Oblast. Ecology and Industry of Russia, 2021, no. 25(7), pp. 54–59. DOI: 10.18412/1816-0395-2021-7-54-59 (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.