Глобальные исследования указывают на широко распространенное истощение фосфора в почве, влияющее на здоровье почвы, урожайность сельскохозяйственных культур и выбросы углерода, в то время как полевые исследования подчеркивают накопление фосфора в почве и остаточные эффекты, приводящие к загрязнению ниже по течению. Однако остается неясным, как различные природные и антропогенные факторы влияют на доступность фосфора в почве в масштабе водосборного бассейна, особенно в сельскохозяйственных районах с прохладным климатом.
В новом исследовании была применена процессная модель к крупному сельскохозяйственному водосборному бассейну на западе Канады, и смоделированы биогеохимические, гидрологические процессы и процессы роста сельскохозяйственных культур для оценки влияния влажности почвы, температуры почвы и таяния снега на пространственно-временную динамику фосфора в почве. Модель была откалибрована и проверена на основе данных об урожайности рапса, расходе воды в водоеме, температуре почвы и содержании фосфора в почве за период 1990–2016 годов.
Анализ выявил три различных модели изменения содержания фосфора в почве в разных регионах: увеличение, снижение и стационарное состояние. Исследовательница водосборных бассейнов Монире Фарамарзи говорит: «Существует путаница в понимании того, что на самом деле происходит с фосфором на сельскохозяйственных угодьях, особенно в районах с частыми циклами замерзания и оттаивания».
Фарамарзи (Лаборатория водосборных исследований и моделирования, кафедра наук о Земле и атмосфере, Университет Альберты) и ее коллеги, включая ведущего автора Иньлуна Хуана с факультета естественных наук, обнаружили, что влажность оказывает большее влияние на уровень фосфора в почве, чем одни только удобрения. Результаты их работы опубликованы в журнале Science of The Total Environment.
Исследователи почти три десятилетия отслеживали влажность почвы, температуру и таяние снега в бассейне реки Ред-Дир, где выращивают рапс. Несмотря на примерно одинаковое количество используемых удобрений, в некоторых районах фосфор накапливался, а в других он терялся или оставался в равновесии, что указывает на влажность как на ключевой фактор.
В более засушливых районах культуры поглощали меньше фосфора, что приводило к его накоплению в почве, тогда как во влажных районах культуры поглощали больше, что приводило к истощению или поддержанию стабильного баланса. Это означает, что одних удобрений недостаточно для регулирования уровня фосфора; влажность почвы и выбор культур также имеют значение, говорит Фарамарзи. Водоемкие культуры, такие как рапс, могут истощать запасы фосфора быстрее, чем пшеница или ячмень, а изменение климата может также усилить выброс фосфора, увеличивая риски загрязнения ниже по течению.
В целом, взаимодействие влажности почвы, температуры почвы и таяния снега в системах выращивания рапса указывает на то, что поглощение фосфора растениями в течение вегетационного периода, обусловленное влажностью, доминирует в долгосрочных тенденциях изменения содержания фосфора в почве, тогда как зимние процессы играют второстепенную роль. Поэтому эффективное управление содержанием фосфора в почве и смягчение негативного воздействия на почву в сельскохозяйственных системах холодных регионов должны в первую очередь учитывать влажность почвы, тип культуры, а также температуру почвы и динамику таяния снега.
Источник: University of Alberta. Автор: Джефф Макмастер.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.