ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2024.251.97-122isplta-420Research ArticleЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВОFORESTRYИзменения в постагрогенных почвах в ходе восстановления древесной растительности в условиях юго-запада Ленинградской областиChanges in postagricultural soils during the restoration of woody vegetation in the conditions of the south-west of the Leningrad Regionhttps://orcid.org/0000-0002-7504-5743ДаниловД. А.DanilovD. A.

ДАНИЛОВ Дмитрий Александрович – заведующий кафедрой почвоведения, доктор сельскохозяйственных наук; главный научный сотрудник отдела агрохимии и агроландшафтов

194021, Институтский пер., д. 5, лит. У, Санкт-Петербург

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

DANILOV Dmitry A. – DSc (Agriculture), Head of Soil Science Department; head researcher of Department of Agrochemistry and Agrolandscapes

194021. Institute per. 5. St. Petersburg. Russia;

188338. Institutskaya str. 1. Belogorka. Leningrad Region

stown200@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8450-2806ЯковлевА. А.YakovlevA. A.

ЯКОВЛЕВ Артём Антонович – ассистент кафедры почвоведения

194021, Институтский пер., д. 5, лит. У, Санкт-Петербург

YAKOVLEV Artem A. – Assistant of Soil Department

194021. Institute per. 5. St. Petersburg

artem95692@gmail.comhttps://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. SPIN-code: 1340-0849. ORCID: 0000-0002-8704- 6516

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 A. – Researcher of Department of Agrochemistry and Agrolandscapes, Leningrad Research Agriculture Institute Branch

188338. Institutskaya str. 1. Belogorka. Leningrad Region

iwanov.le2011@yandex.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 FederationСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest Technical UniversityRussian FederationЛенинградский НИИСХ «Белогорка» – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр картофеля имени А.Г. Лорха»РоссияLeningrad Research Agriculture Institute Branch of Russian Potato Research CentreRussian FederationЛенинградский НИИСХ «Белогорка» – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр картофеля имени А.Г. Лорха»РоссияRussian Potato Research CentreRussian Federation202427012025025197122Copyright © Данилов Д.А., Яковлев А.А., Зайцев Д.А., Иванов А.А., 20252025Данилов Д.А., Яковлев А.А., Зайцев Д.А., Иванов А.А.Danilov D.A., Yakovlev A.A., Zaitsev D.A., Ivanov A.A.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/420

Вследствие процесса восстановления естественного растительного покрова на постагрогенных территориях происходят изменения в экологических функциях почвы и в почвообразовательном процессе, которые в свою очередь ведут к эволюционным изменениям во всем почвенном комплексе. В работе рассмотрена связь ранних стадий возобновления древесно-кустарниковой растительности на залежных землях и агрохимическое состояние почвенного комплекса под ними. Объекты объединены сходными почвенно-грунтовыми условиями, расположены в Ленинградской области, Россия. Серия опытов имела сроки прекращения использования под пашню в 5, 10 и 25 лет. Была проведена таксация растительности и отбор почвенных образцов с последующим проведением агрохимических анализов. На опытных участках также были заложены опыты по выявлению микробиологической активности и почвенному дыханию. Результаты исследования показали, что на опытных объектах почвы вне зависимости от срока залежности характеризуются кислой реакцией среды (средне- и сильнокислая). С увеличением срока залежи на исследуемых участках наблюдается уменьшение содержания подвижного фосфора (на участках со сроком залежи 5 и 10 лет высокое содержание, а на участках 25 лет – низкое). С увеличением срока залежи наблюдается уменьшение числа корреляционных связей между агрохимическими показателями почв, но увеличивается доля статистически достоверных связей, что указывает на стабилизацию естественных процессов, протекающих в почвенном комплексе, которые были нарушены регулярной вспашкой. В процессе восстановительной сукцессии на постагрогенных территориях происходят изменения в процессе гумусонакопления: направление процесса меняется от увеличения гумуса с увеличением величины pH на участке с залежью 5 лет, к уменьшению гумуса с увеличением величины pH на участке с залежью 25 лет. С увеличением срока залежи уменьшается активность почвенных микромицетов и увеличивается влияние почвенных бактерий. Процессы, протекающие в почвенном комплексе на землях, вышедших из активного сельскохозяйственного пользования, требуют дальнейшего пристального изучения для разработки рекомендаций по их использованию.

Due to the process of restoration of natural vegetation cover on post-agrogenic territories, changes occur in the ecological functions of soil and in the soil formation process, which in turn lead to evolutionary changes in the entire soil complex. The paper considers the relationship between the early stages of tree and shrub vegetationregeneration on fallow lands and the agrochemical state of the soil complex under them. The objects are united by similar soil and ground conditions, located in Leningrad region, Russia. The series of experiments had time periods of stopping use under arable land at 5, 10 and 25 years. Vegetation taxation was carried out and soil samples were collected with following agrochemical analyses. Experimental plots were also plotted to detect microbiological activity and soil respiration. The results of the study showed that on the experimental sites soils regardless of the fallow period are characterized by acidic reaction of the environment (medium and strongly acidic). With the increase of fallow period on the studied plots there is a decrease in the content of mobile phosphorus (on plots with fallow period of 5 and 10 years the content is high, and on plots with fallow period of 25 years it is low). With the increase of fallow period there is a decrease in the number of correlations between agrochemical soil indicators, but the share of statistically reliable relationships increases, indicating stabilization of natural processes occurring in the soil complex, which were disturbed by regular plowing. In the process of restoration succession on post-agrogenic territories changes in the process of humus accumulation occur - the direction of the process changes from increase of humus with increase of pH value on the plot with fallow land of 5 years, to decrease of humus with increase of pH value on the plot with fallow land of 25 years. The activity of soil micromycetes decreases with increasing fallow period and the influence of soil bacteria increases. The processes occurring in the soil complex on lands withdrawn from active agricultural use require additional close study in order to develop further recommendations for their management.

залежные землиагрохимические показателисукцессионные стадиисодержание гумусамикробиологическая активностьfallow landsagrochemical indicatorssuccession stageshumus contentmicrobiological activityReferencesАгрохимия / под ред. В.Г. Минеева. М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. 854 с.Agrochemistry / ed. by V. G. Mineev. M.: Pryanishnikov Institute of Agrochemistry Publishing House, 2017. 854 p. (In Russ.)Апарин Б.Ф. Географические основы рационального использования почв (на двучленных породах). СПб: Наука, 1992. 190 с.Anpilogova D., Pakina A. Assessing ecosystem services of abandoned agricultural lands: a case study in the forested zone of European Russia. One Ecosystem, 2022, vol. 7, art. e77969.Апарин Б.Ф. Почвоведение: учеб. для образоват. учреждений сред. проф. образования. М.: Изд. центр «Академия», 2012. 256 с.Aparin B.F. Geographic bases of soil management (on bipartite rocks). St. Petersburg: Nauka, 1992. 190 p. (In Russ.)Бурдуковский 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_3Aparin B.F. Soil Science: textbook for educational institutions of secondary vocational education. M.: Publishing Center «Academy», 2012. 256 p. (In Russ.)Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель в Российской Федерации в 2019 году. М.: Росреестр, 2020. 206 с.Burdukovskij 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.)Данилов Д.А., Шестаков В.А., Шестакова Т.А., Эндерс О.О. Сукцессионные стадии восстановления древесной растительности на постагрогенных землях Ленинградской области // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. Вып. 233. С. 60–80.Chertov O.G. Ecology of forest lands: soil-ecological study of forest habitats. L.: Nauka, 1981. 169 p. (In Russ.)Данилов Д., Яковлев А., Суворов С., Крылов И., Корчагов С., Хамитов Р. Формирование надземной фитомассы лиственных древесных пород на постагрогенных землях // ИВУЗ. Лесной журнал. 2023. Вып. 1. С. 65–76. DOI: 10.37482/0536-1036-2023-1-65-76Classification and diagnostics of soils of Russia. Smolensk: Oikumena, 2004. 343 p. (In Russ.)Доклад о состоянии и использовании земель в Ленинградской области в 2020 г. Управление Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Ленинградской области. 150 с.Classification and diagnostics of soils of the USSR. M.: Kolos, 1977. 225 p. (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., Shestakov V.I., Shestakova T.A., Enders O.O. Successional Stages of Restoration of Woody Vegetation on Postagrogenic Lands of the Leningrad Region. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2020, iss. 233, pp. 60–80. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.233.60-80. (In Russ.)Карпин В.А., Петров Н.В., Туюнен А.В. Восстановление лесных фитоценозов после различных видов сельскохозяйственного использования земель в условиях среднетаежной подзоны // Сибирский лесной журнал. 2017. № 6. С. 120–129. DOI: 10.15372/SJFS20170610Danilov D.A., Shestakova T.A., Shestakova V.I., Anders O.O., Ivanov A.A. The Effect of Living Ground Cover on the Development of the Young Generation of Tree Species on Post-Agrogenic Lands of the Boreal Zone. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2020, no. 574, art. 012015. DOI: 10.1088/1755-1315/574/1/012015Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 343 с.Danilov D., Yakovlev А., Suvorov C., Krylov I., Korchagov С., Khamitov Р. Formation of Aboveground Phytomass of Deciduous Tree Species on Post-Agrogenic Lands. IVUZ. Lesnoy Zhurnal, 2023, no. 1, pp. 65–76. DOI: 10.37482/0536-1036-2023-1-65-76. (In Russ.)Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 225 с.Gunina A., Ryzhova I., Dorodnikov M., Kuzyakov Y. Effect of plant communities on aggregate composition and organic matter stabilisation in young soils. Plant Soil, 2015, vol. 387, pp. 265–275.Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Мостовая А.С., Овсепян Л.А., Телеснина В.М., Личко В.И., Баева Ю.И. Влияние процессов естественного лесовосстановления на микробиологическую активность постагрогенных почв европейской части России // Лесоведение. 2018. № 1. С. 3-23.Kalinina O., Cherkinsky A., Chertov O., Goryachkin S., Kurganova I., Lopes de Gerenyu V., Lyuri D., Kuzyakov Ya., Giani L. Post-agricultural restoration: Implications for dynamics of soil organic matter pools. Catena, 2019, vol. 181, art. 104096. DOI: 10.1016/j.catena.2019.104096Литвинович А.В., Павлова О.Ю., Лаврищев А.В., Буре В.М. Изучение показателей почвенного плодородия окультуренной дерново-подзолистой песчаной почвы на разных стадиях формирования природных экосистем // Агрохимия. 2022. № 6. С. 14–27. DOI: 10.31857/S0002188122060084Karpin V.A., Petrov N.V., Tuyunen A.V. Regeneration of Forest Phytocoenoses After Various Agricultural Land Use Practices in the Conditions of Middle Taiga Subzone. Siberian Journal of Forest Science, 2017, no. 6, pp. 120–129. DOI: 10.15372/SJFS20170610. (In Russ.)Люри 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.Kukuļs I., Kļaviņš M., Nikodemus O., Kasparinskis R., Brūmelis G. Changes in Soil Organic Matter and Soil Humic Substances Following the Afforestation of Former Agricultural Lands in the Boreal-Nemoral Ecotone (Latvia). Geoderma Regional, 2019, vol. 16, art. e00213. DOI: 10.1016/j.geodrs.2019.e00213Мишустин Е.Н., Петрова А.Н. Определение биологической активности почвы // Микробиология. 1963. № 3. Т. 32. С. 479-483.Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O., Mostovaya A.S., Ovsepyan L.A., Telesnina V.M., Lichko V.I., Baeva Yu.I. Influence of natural reforestation processes on microbiological activity of post-agrogenic soils of the European part of Russia. Russian Journal of Forest Science, 2018, no. 1, pp. 323. (In Russ.)Омелянский В.Л. Краткий курс общей и почвенной микробиологии. М.: Юрайт, 2023. 173 с.Litvinovich A.V., Pavlova O.Yu., Lavrishchev A.V., Bure V.M. 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.)Пестряков В.К. Почвы Ленинградской области. Л.: Лениздат, 1973. 342 с.Lopes de Gerenyu V., Mostovaya A., Ovsepyan L., Telesnina V., Lichko V., Baeva Yu.I., Kurganova I.N. Effect of Reforestation on Microbiological Activity of Postagrogenic Soils in European Russia. Contemporary Problems of Ecology, 2018, vol. 11, pp. 704–718.Тюрин И.В. Почвообразовательный процесс, плодородие почв и проблема азота в почвоведении и земледелии // Почвоведение. 1956. №3. С. 1-17.Lyuri 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. M., 2010. 416 p. (In Russ.)Чертов О.Г. Экология лесных земель: почвенно-экологическое исследование лесных местообитаний. Л.: Наука, 1981. 169 с.Mishustin E.N., Petrova A.N. Determination of biological activity of soil. Microbiology, 1963, no. 3, vol. 32, pp. 479483. (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: 10.24412/1029-2551-2021-5-001Omelyansky V.L. Short course of general and soil microbiology. M.: Yurait, 2023. 173 p. (In Russ.)Anpilogova D., Pakina A. Assessing ecosystem services of abandoned agricultural lands: a case study in the forested zone of European Russia // One Ecosystem. 2022. Vol. 7. Art. e77969.Ovsepyan L., Kurganova I., Lopes de Gerenyu V., Kuzyakov Y. Recovery of Organic Matter and Microbial Biomass After Abandonment of Degraded Agricultural Soils: The Influence of Climate. Land Degradation & Development, 2019, vol. 30, iss. 15, pp. 1861–1874. DOI: 10.1002/ldr.3387Danilov D.A., Shestakova T.A., Shestakova V.I., Anders O.O., Ivanov A.A. The Effect of Living Ground Cover on the Development of the Young Generation of Tree Species on Post-Agrogenic Lands of the Boreal Zone // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. No. 574. Art. 012015. DOI: 10.1088/1755-1315/574/1/012015Pestryakov V.K. Soils of the Leningrad Region. L.: Lenizdat, 1973. 342 p. (In Russ.) Report on the state and use of land in the Leningrad Region in 2020. Department of the Federal Service for State Registration, Cadastre and Cartography in the Leningrad Region. 150 p. (In Russ.)Gunina A., Ryzhova I., Dorodnikov M., Kuzyakov Y. Effect of plant communities on aggregate composition and organic matter stabilisation in young soils // Plant Soil. 2015. Vol. 387. P. 265–275.Segura C., Navarro F.B., Jiménez M.N., Fernández-Ondoño E. Implications of Afforestation vs. Secondary Succession for Soil Properties Under a Semiarid Climate. Science of the Total Environment, 2020, vol. 704, art. 135393. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135393Kalinina O., Cherkinsky A., Chertov O., Goryachkin S., Kurganova I., Lopes de Gerenyu V., Lyuri D., Kuzyakov Ya., Giani L. Post-agricultural restoration: Implica- tions for dynamics of soil organic matter pools // Catena. 2019. Vol. 181. Art. 104096. DOI: 10.1016/j.catena.2019.104096Shafran 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.)Kukuļs I., Kļaviņš M., Nikodemus O., Kasparinskis R., Brūmelis G. Changes in Soil Organic Matter and Soil Humic Substances Following the Afforestation of Former Agricultural Lands in the Boreal-Nemoral Ecotone (Latvia) // Geoderma Regional. 2019. Vol. 16, art. e00213. DOI: 10.1016/j.geodrs.2019.e00213Spohn M., Tibor N., Incze J., Giani L. Dynamics of soil carbon, nitrogen, and phosphorus in calcareous soils after land-use abandonment – A chronosequence study. Plant Soil, 2015, vol. 401, pp. 185–196.Lopes de Gerenyu V., Mostovaya A., Ovsepyan L., Telesnina V., Lichko V., Baeva Y.I., Kyrganova I.N. Effect of Reforestation on Microbiological Activity of Postagrogenic Soils in European Russia // Contemporary Problems of Ecology. 2018. Vol. 11. P. 704–718.State (national) report on the state and use of land in the Russian Federation in 2019. M.: Rosreestr, 2020. 206 p. (In Russ.)Ovsepyan L., Kurganova I., Lopes de Gerenyu V., Kuzyakov Y. Recovery of Organic Matter and Microbial Biomass After Abandonment of Degraded Agricultural Soils: The Influence of Climate // Land Degradation & Development. 2019. Vol. 30, iss. 15. P. 1861–1874. DOI: 10.1002/ldr.3387Susyan E., Wirth S., Ananyeva N., Stolnikova E. Forest succession on abandoned arable soils in European Russia – Impacts on microbial biomass, fungal-bacterial ratio, and basal CO2 respiration activity. The European Journal of Soil Biology, 2011, vol. 47, pp. 169–174.Segura C., Navarro F.B., Jiménez M.N., Fernández-Ondoño E. Implications of Afforestation vs. Secondary Succession for Soil Properties Under a Semiarid Climate // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 704. Art. 135393. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135393Tyurin I.V. Soil formation process, soil fertility and the problem of nitrogen in soil science and agriculture. Soil Science, 1956, no. 3, pp. 117. (In Russ.)Spohn M., Tibor N., Incze J., Giani L. Dynamics of soil carbon, nitrogen, and phosphorus in calcareous soils after land-use abandonment – A chronosequence study // Plant Soil. 2015. Vol. 401. P. 185–196.Zaharchenko 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.)Susyan E., Wirth S., Ananyeva N., Stolnikova E. Forest succession on abandoned arable soils in European Russia – Impacts on microbial biomass, fungal-bacterial ratio, and basal CO2 respiration activity // The European Journal of Soil Biology. 2011. Vol. 47. P. 169–174.Susyan E., Wirth S., Ananyeva N., Stolnikova E. Forest succession on abandoned arable soils in European Russia – Impacts on microbial biomass, fungal-bacterial ratio, and basal CO2 respiration activity // The European Journal of Soil Biology. 2011. Vol. 47. P. 169–174.

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