Длинный

Jun 05, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12337 (2023) Цитировать эту статью

159 доступов

Подробности о метриках

Ферралсоли соответствуют красным и желтым почвам, распространенным в тропиках. Они подверглись глубокому выветриванию, но их физическая плодовитость высока, поскольку они имеют прочную микрозернистую структуру, происхождение которой до сих пор активно обсуждается. В настоящем исследовании мы искали доказательства биологического происхождения структуры, возникшей в результате деятельности почвенной фауны. Мы представляем результаты, полученные с использованием бразильских Ferralsols, выращенных в условиях естественной растительности. Установлено, что изученные Ferralsols обладают морфологическими особенностями, связанными с деятельностью общественных насекомых. Мы показали наличие калиевых глин 2:1, происходящих из сапролита, в микроагрегатах всех изученных Ferralsols. Эти глины 2:1 ранее обсуждались как маркеры долгосрочной активности термитов. Это подчеркивает угрозу, которая отрицательно скажется на физическом плодородии этих почв и, в более широком смысле, на круговороте воды в соответствующих тропических регионах, если интенсивное сельское хозяйство сократит биоразнообразие почвенной фауны, как показывают некоторые исследования.

Большинство желтых или красных почв, встречающихся в тропиках Южной Америки, Африки и Азии, представляют собой Ферралсоли. Они занимают 750 миллионов гектаров во всем мире1, что соответствует примерно 5% общей площади суши и 14% площади суши в тропиках. Они являются результатом длительной последовательности глубокого выветривания в условиях, которые в большинстве случаев преобладали в течение нескольких миллионов лет1,2,3,4,5. В этих почвах полностью исчезли легко выветриваемые первичные минералы, такие как стекла и ферромагнезиальные минералы, а также более стойкие полевые шпаты и слюды6. Следовательно, их мелкая фракция в основном состоит из малоактивной глины (в основном каолинита) и полуторных оксидов железа и алюминия7,8,9. В результате Ферралсолы характеризуются чрезвычайно низкой природной химической фертильностью, что является следствием очень низких запасов питательных веществ, низкого pH, высокого удержания фосфора оксидными минералами и низкой рН-зависимой катионообменной способности6,10. С другой стороны, большинство Ferralsols характеризуются хорошо развитой микрозернистой структурой2,11,12,13,14,15,16,17 и плохой горизонтальностью с очень размытыми границами между горизонтами1. Таким образом, большинство Ferralsols демонстрируют высокую физическую плодородность в результате высокой пористости, высокой скорости инфильтрации, высокого удержания доступной воды и низкой устойчивости к проникновению корней6.

Роль почвенных насекомых, особенно термитов, в формировании их микрозернистой структуры, которая отвечает за большую часть их физического плодородия, остается широко обсуждаемой2,11,19,20,21,22,23. Это серьезная проблема, поскольку, если долгосрочная деятельность почвенных социальных насекомых ответственна за физическое плодородие Ferralsols23,24,25,26,27, то развитие сельского хозяйства после вырубки местной растительности и его последствия для биоразнообразия почвы28,29, 30,31,32,33,34 могут привести к исчезновению почвенных общественных насекомых, ответственных за микроструктуру и ее регенерацию.

В Южной Америке Ferralsols широко распространены, большинство из них расположены в бразильском Серрадо, биоме саванны, который часто рассматривается как земельный резерв для расширения агробизнеса33,35. Нагрузка на землю особенно высока: к 2019 году уже было расчищено 92 миллиона гектаров естественной растительности Серрадо, чтобы освободить место для интенсивного сельского хозяйства36. В этом контексте микрогранулярная структура Ferralsols биома Серрадо, площадь которой составляет 280 миллионов гектаров, была объектом многочисленных исследований2,16,17,18,19,23,37, но лишь немногие из них касаются последствий вырубки естественной растительности Серрадо. и развитие интенсивного сельского хозяйства с учетом биоразнообразия почв24,38. Поскольку как микрозернистая структура, так и сообщества почвенных насекомых особенно хорошо развиты в Ferralsols под естественной растительностью Серрадо, Ferralsols весьма благоприятны для изучения процессов, ответственных за развитие микрозернистой структуры и, следовательно, за их естественное физическое плодородие.