土壤科学家确定废弃耕地如何恢复

RUDN大学的土壤科学家发现，野生，耕作和废弃土壤中有机碳的积累速率主要取决于土壤的类型和组成，并且在较小程度上取决于自从不再使用以来经过的时间耕种的。这些数据将有助于更准确地计算土壤肥力和地球上的碳总量，并预测气候变化。研究结果发表在《Geoderma》杂志上。

地球上的碳不仅以二氧化碳CO 2的形式包含，而且以各种有机化合物的形式包含在动物，植物和土壤中。土壤中的碳含量取决于许多因素：土壤类型，气候，细菌的物种组成和碳化合物的类型。

根据联合国粮食计划署(FAO)的数据，全世界有220公顷废弃的耕地，其中四分之一在俄罗斯。了解农业和农业后土地如何积累和释放碳，以建立其自然循环的全面而准确的图景，至关重要。众所周知，长期耕种可以减少土壤中的碳含量。如果停止耕作，植被将重新生长，然后是土壤碳水平。因此，重要的是要了解在不同的地理和气候条件下，它在30多种土壤类型中如何精确发生。

RUDN大学可持续生态系统数学建模与设计中心的负责人Yakov Kuzyakov和他的同事们确切地发现了在某些农田上停止农业活动如何影响土壤中碳的积累和分解过程。

研究的对象是两种类型的土壤。第一个是phaeozem：深色土壤，富含腐殖质和钙，类似于黑钙土，但具有气候较湿地区的特征。它的样品采集于俄罗斯欧洲部分的前落叶林地区。第二种是黑钙质。它是在俄罗斯南部的草原上收集的。土壤科学家对这两种类型很感兴趣，因为它们合起来占该国耕地的一半以上，并且占1991年以后废弃土地的44%。

专家们收集了每种土壤的几种样品：从未用于农业的土壤，可耕种的土壤，以及曾经耕种过但在不同时间点被废弃的三到四种不同土壤的样品。

之后，为了找到土壤中所含的碳化合物，对样品进行了多种分析：核磁共振法，差示扫描量热法和热重法。气相色谱法有助于确定土壤中CO 2释放的速率(表明土壤中的微生物活性)。

CO 2释放速率与土壤中残留碳量的比值决定了碳化合物分解的抵抗力，并反映了抵抗程度。较低的二氧化碳释放速率值表示更多的二氧化碳残留在土壤中，这意味着二氧化碳更稳定，反之亦然。

RUDN科学家收集的数据表明，碳从富含碳水化合物的土壤(phaeozems)更容易释放。可以说，较难融化的土壤(即黑钙石)含有更多的芳烃，并且释放碳的速度更慢。因此，农业使用会破坏蛇毒菌的速度更快，黑蛇毒菌更难以破坏。另一方面，碳在阶石中被更快地还原。与使用中的土地相比，使用后完全恢复的土地中碳的比例增加了134%。同时，黑钙质的增加仅为38%。随着所有类型土壤的恢复，所有含碳化合物的质量都增加了，其中以O-烷基为首，占所有土壤碳的53%。

从农田到原始土壤和完全恢复的土壤，还观察到由于微生物呼吸而导致的二氧化碳释放增加。但是在农业后的Pheozems中，该指标仍比具有相同历史的黑钙土高2-3倍。

土壤科学家得出结论，土壤的类型是决定土壤中碳积累和分解差异的45%至88%的主要因素。同时，土地处于荒芜状态的年限(从5年到35年)起着次要作用，仅占总变化的7%至39%。

总体而言，黑钙石包含更多的抗分解碳，而脂族则包含更容易分解的碳化合物。