Платформа «Я в Агро» запускает новый проект — онлайн-лекторий «Наука, бизнес, возможности». Приглашаем к участию ученых, которые хотят выступить с интересной темой, посвященной агропромышленному комплексу. Мы берем всю организацию эфира на себя и проанонсируем его на аудитории студентов, преподавателей агровузов и сотрудников компаний АПК со всей России. Заполните мини-форму, и мы с вами свяжемся!
Заявка на участие в проекте (заполнение около минуты)
Мы продолжаем рассказывать об интересных научных открытиях, связанных с АПК. Например, российские ученые выяснили, что микробный состав почв, которые возделывал человек, возвращается к исходному состоянию только спустя 60 лет. К такому выводу пришли исследователи, сравнив образцы в разных частях национального парка «Смоленское Поозерье». Полученные данные помогут оценивать, вернулась ли почва к исходному состоянию после активного сельскохозяйственного использования, и восстанавливать территории.
Специалист, находясь в почвенном разрезе, делает полевые записи в дневник. Земли, используемые для выращивания сельскохозяйственных растений, по разным причинам перестают распахивать (в России из оборота было выведено до 40 миллионов гектаров). В Смоленской области такие участки зарастают лесом, в результате чего почвы меняются: в частности, становится другим их микробный состав — количество и разнообразие видов бактерий и архей (безъядерных микроорганизмов, эволюционно отличных от бактерий).
Микроорганизмы участвуют в круговороте питательных веществ и разложении органических соединений, а потому во многом определяют плодородие почвы. Поэтому по составу микробных сообществ можно оценить степень нарушенности или восстановления почвы. Ученые из Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН (Москва), Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) и Института лесоведения РАН (Успенское) проследили изменения, которые происходят с восстанавливающимися песчаными почвами на территории бывших пашен национального парка «Смоленское Поозерье» в Смоленской области.
Здесь на месте заброшенных сельскохозугодий на песчаных почвах естественным путем — без участия человека — выросли сосняки возрастом до 180 лет. Авторы взяли образцы как лесных, так и до сих пор используемых сельскохозяйственных почв. Почвоведы отбирали пробы с разных глубин — от 0,5 до 74 сантиметров.
Почвенный разрез и оборудование, подготовленные для описания почвы и отбора материала для дальнейшей лабораторной обработки. В лабораторных условиях исследователи выделили из почв всю содержащуюся в них ДНК. Затем ученые расшифровали генетические последовательности и определили, каким микроорганизмам они принадлежат.
Оказалось, что в почвах, которые до сих пор возделываются или были покинуты относительно недавно (не более 30 лет назад), микробный состав верхней и нижней части пахотного горизонта практически идентичен. В нем повышено число распространенных почвенных бактерий Actinobacteriota, Chloroflexi, Gemmatimonadota, Myxococcota, Bacteroidota, Latescibacterota и Nitrospirota. Это говорит о том, что во время вспашки слои земли перемешиваются, и их микробный состав становится однородным. Таким он остается на протяжении последующих 30 лет после вывода территории из сельскохозяйственного оборота.
По прошествии более длительного времени (60–180 лет) микробный состав некогда распахиваемого горизонта претерпевает сильные изменения. Так, в поверхностном слое повышается количество бактерий Acidobacteriota, RCP2–54, Dependentiae и WPS-2. Это объясняется тем, что слои почвы долгое время не перемешиваются, и их физические (плотность, влажность) и химические (кислотность, состав минеральных веществ) свойства меняются. В результате создаются оптимальные условия для разных микроорганизмов.
Для оценки микробного разнообразия авторы использовали индекс Шеннона, согласно которому наибольшее разнообразие микроорганизмов было зафиксировано в до сих пор возделываемых почвах. В лесных почвах по сравнению с пашнями разнообразие по индексу Шеннона снизилось примерно на 15–20%. Вероятно, это связано с тем, что сельскохозяйственные почвы удобряются и хорошо аэрируются — обогащаются кислородом — в результате вспашки.
Кукурузное поле у деревни Шугайлово (национальный парк «Смоленское Поозерье»), на котором проводили исследование. Заметное сокращение микробного разнообразия наблюдалось в почвах, покинутых 60 и более лет назад из-за того, что бактерии к тому моменту уже использовали большую часть содержащихся в почве питательных веществ. Однако, несмотря на это, в давно покинутых почвах увеличилось разнообразие метаболических процессов — химических превращений, осуществляемых микробами, — поскольку бактериям пришлось осваивать разнообразные варианты получения дефицитных питательных веществ. То есть микробное сообщество перестроилось: от потребления веществ из привнесенных человеком удобрений оно перешло к эффективному перерабатыванию того немногого, что имеется в бедных песчаных почвах от природы.
«Наше исследование показало, что состав микробного сообщества молодых сосняков сильнее похож на тот, что характерен для пашен и лугов, а не для средне- и старовозрастных сосняков. При этом лесовосстановление бедных песчаных почв не всегда полезно для почвенных бактерий, поскольку их разнообразие уменьшается. Полученные результаты могут быть полезны при экологической оценке степени и скорости восстановления почв в районах активной сельскохозяйственной деятельности. В дальнейшем мы планируем изучить состав микробных сообществ суглинистых почв национального парка "Смоленское Поозерье" и выделить в них индикаторные группы микроорганизмов», — рассказывает руководитель проекта Иван Семенков, кандидат географических наук, старший научный сотрудник географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
По материалам пресс-службы Российского научного фонда. Фото: Елена Тихонова, Иван Семенков. • Молодые ученые получат по 200 000 рублей за лучшие исследования в области агротехнологий Читайте также:
Была ли информация полезна?