Эволюция серых лесных почв в агроландшафтах северной лесостепи
Скачать 0.82 Mb.
|
2. Объекты и методы исследований Исследования проводились на территории лесостепного Правобережья Нижегородской области. Объектами изучения были наиболее распространенные серые лесные почвы, занимающие более миллиона гектаров пашни (около 54% в настоящее время) в составе земельного фонда области. В соответствии с поставленными задачами на основе анализа материалов почвенных обследований были выбраны районы с преобладанием в составе почвенного покрова светло-серых (Богородский, Кстовский, Вадский административные районы), серых (Дальне-Константиновский и Арзамасский районы) и темно-серых лесных почв (Гагинский и Больше-Болдинский районы). В качестве основного метода исследований использовался сравнительно-географический. С целью выявления изменений в процессе антропогенной эволюции почвы сельскохозяйственных угодий сравнивались с целинными почвами лесных участков. По степени изменения под влиянием антропогенного воздействия пахотные варианты почв разделялись на слабо-, средне-, сильно- и высокоокультуренные, отличающиеся между собой по уровню плодородия, характеру применяемых агротехнологий (количеству вносимых органических и минеральных удобрений, известкования, соблюдения севооборотов и др.), урожайности культур. Анализ используемой агротехники и урожайности культур проводился за последние 40-50 лет, то есть за период, который реально можно было восстановить по документам (отчетам), хранившимся в хозяйствах, а также в архивах. Кроме того, использовались статистические данные по урожайности и внесению удобрений за исследуемый период. Слабоокультуренные варианты представлены участками, наиболее удаленными от хозяйственных центров; как правило, это поля, непосредственно примыкающие к лесным массивам или расположенные на границе землепользования. В историческом аспекте это самые молодые пахотные угодья. Используются на низком агротехническом уровне, органические удобрения не применялись, так как из-за удаленности участков их внесение экономически нерентабельно. Минеральные удобрения использовались редко, в основном при посеве в рядки в количестве 10-20 кг/га д.в. В некоторых хозяйствах на данные участки вносили известь. Урожайность зерновых составляет 12-18 ц/га. Среднеокультуренные почвы полевых севооборотов получали органические удобрения один раз за ротацию в количестве 30-40 т/га (насыщенность 5-8 т/га), кроме того, сюда ежегодно вносились минеральные удобрения (30-40 кг/га д. в.) и проводилось известкование полей по полной гидролитической кислотности. Урожайность зерновых: 20-30 ц/га. Сильноокультуренные участки приурочены, в основном к прифермским севооборотам и располагаются вблизи животноводческих ферм, что обуславливало постоянное внесение сюда органических удобрений, в основном навоза КРС, до 100 т/га за ротацию (насыщенность составила 15-20 т/га). Ежегодно применялись минеральные удобрения в количестве 60-100 кг/га д. в., один раз за ротацию вносили известковые материалы по полной гидролитической кислотности с использованием картограмм агрохимического обследования. Комплекс агротехнических приемов и применение удобрений обеспечивает получение на сильноокультуренных участках высоких урожаев зерновых культур – до 40-50 ц/га и более. Высокоокультуренные варианты – это почвы огородов и приусадебных участков. Сюда практически ежегодно вносился полуперепревший навоз в количестве 30-40 т/га, а также печная зола, что обеспечило высокую обогащенность почв питательными элементами. Минеральные удобрения и известь в личных хозяйствах не применяют. Экономика перестроечного периода способствовала выводу из состава пашни огромного количества земель и формированию угодий, условно названных нами залежью. В первую очередь, из сельскохозяйственного оборота выводились земли с низким уровнем плодородия, относящиеся к категории слабоокультуренных почв. По официальным данным (Бюллетень…, 2005.) на долю «залежных» земель в 2005 году в Нижегородской области приходилось около 250 тыс. га, однако их фактическое количество достигло 700 тыс. га и более. При этом появилась необходимость наблюдений за сукцессией растительных сообществ и процессом «возврата» почв к естественному состоянию. В северной части лесостепной зоны период «луговой фазы» на таких угодьях составляет 5-6 лет, если участки перед этим не были засеяны многолетними травами. По истечении этого времени участки начинают зарастать порослью древесной растительности, в основном осиной и березой, иногда с примесью сосны (в подзоне светло-серых лесных почв, реже – серых типичных). Впоследствии, примерно еще через 5-7 лет, залежь представляет собой участок из молодых деревьев высотой 2,0-2,5м с хорошо выраженным наземным покровом. Именно в залежи такого возраста почвенные свойства и режимы начинают восстанавливаться в сторону целинных аналогов. Все изучаемые варианты почв находились в одинаковых геоморфологических и гидрологических условиях. Влияние различных доз навоза на динамику гумуса изучали в микрополевом опыте №1 с 1980 по 1985 год, заложенном на опытном поле учхоза «Новинки» по следующей схеме: 1. Контроль без удобрений; 2. Навоз 10 т/га (насыщенность 5 т/га); 3. Навоз 30 т/га (насыщенность 15т/га); 4.Навоз 60 т/га (насыщенность 30 т/га). Согласно схеме, варианты соответствовали слабо-, средне, сильно- и высокоокультуренным почвам. Площадь делянки – 1м2, повторность трехкратная. Для изоляции делянки отделялись досками, обернутыми прочной полиэтиленовой пленкой. Почва в опыте светло-серая лесная среднесуглинистая, сформированная на лессовидном суглинке. В опыте №2, заложеном под руководством профессора В.П. Заикина в 2005 году там же, изучали влияние сидеральных культур и чистого пара на физические свойства почв, содержание и состав органического вещества. Схема опыта: 1.Чистый пар; 2.Белая горчица; 3.Сидеральный клевер; 4.Скошенный клевер; 5.Отава клевера. Площадь делянки 50 м2, повторность четырехкратная, почва – светло-серая лесная среднесуглинистая на лессовидном суглинке. Опыты №3а и 3б проводились в лабораторных условиях и учхозе «Новинки» с 1976 по 1987гг, в них изучалось влияние полимерного комплекса на повышение противоэрозионной стойкости светло-серой лесной суглинистой почвы. Полимерный комплекс представлял собой смесь полиакриловой кислоты, мочевины и формалина в различных комбинациях. Схема опыта 3а (лабораторного): 1. Контроль без обработки; 2. ПАК в концентрации 0,01%. В опыте изучалось влияние поликомплекса на жидкий и твердый сток при различной величине уклона (3º, 6º, 9º). Схема опыта №3б: 1.Контроль без обработки; 2. ПАК – 0,001%; 3. ПАК – 0,0025%; 4. ПАК – 0,005%; 5. ПАК – 0,008%; 6. ПАК – 0,010%; 7. ПАК – 0,100%. В опыте изучалось влияние поликомплекса на структурно-агрегатный состав светло-серой лесной среднесмытой почвы. Опыт №4 представляет собой буферные полосы из смеси многолетних трав, заложенные на слабо, средне и сильносмытой светло-серой лесной почве на поле учхоза «Новинки». Схема опыта №4: 1. 1-ая буферная полоса; 2. 2-ая буферная полоса. В 1981г. многолетние травы (смесь клевера, люцерны и тимофеевки) были подсеяны к яровой пшенице. Наблюдения за стоком проводились с 1982 по 1984 год. Полосы закладывались в соответствии с плановой картографической основой по горизонталям. Ширина полос составляла 20 м, межполосное пространство – около 200 м. В опыте №5 изучали влияние разового внесения навоза на содержание гумуса и физико-химические показатели светло-серой слабо- и сильносмытой почвы с 1981 по 1984 год. Схема опыта №5: 1. Контроль; 2. Навоз-60 т/га; 3. Навоз-120 т/га; 4. Навоз-200 т/га. Опыты № 3-5 были заложены и проводились под руководством профессора Б.А. Никитина. При определении показателей использовались следующие лабораторные методы. 1. Содержание гумуса – методом Тюрина в модификации Никитина (1972); 2. Фракционно-групповой состав гумуса – методом Пономаревой-Плотниковой и Кононовой-Бельчиковой; 3. Легкоразлагаемое органическое вещество (ЛОВ) флотацией в тяжелой жидкости по методу Ганжары и Борисова (2002); 4. Углерод в составе ЛОВ – методом Анстета в модификации Пономаревой, Николаевой; 5. Элементный состав ЛОВ, углеводы и крахмал в ЛОВ по Ковалеву (1982); 6. Целлюлоза и лигнин в составе ЛОВ – методом Инсторфа (Лиштван, Кололь, 1975); 7. Гранулометрический состав – по Качинскому с подготовкой образцов по Черниковой; 8. Валовой химический состав в прописи Аринушкиной; 9. Показатели физико-химических свойств (рН, ЕКО, Н, S, V) по общепризнанным методикам; 10. Содержание общего азота – методом Кьельдаля; 11. Содержание подвижных форм фосфора и обменного калия – в одной вытяжке по Кирсанову; 13. Структурно-агрегатный состав методом Саввинова и на аппарате Бакшеева. 14. Количественный учет микроорганизмов – на стандартных питательных средах (МПА, КАА и Чапека-Докса) по методам в прописи Ежова (1981). Степень выпаханности почв определялась методом Н.Ф. Ганжары и Б.А. Борисова (2002), но, в дополнении к нему, с учетом конкретной доли ЛОВ в составе органического вещества целинных серых лесных почв. При агроэкологической типизации земель использован метод, предложенный В.И. Кирюшиным (2010). Результаты исследований обрабатывались статическими методами (Доспехов, 1985; Дмитриев, 1972) с использованием компьютерных программ MS Excel, Ctatistiсa-6. 3. Особенности почвообразования в почвах лесостепи под влиянием антропогенного фактора Вопросами эволюции почв в современном почвоведении занимались многие ученые. По мнению исследователей эволюция – это изменение состояния и свойств почв вследствие непрерывно идущего почвообразовательного процесса (естественная эволюция) или в результате изменившихся внешних условий в биогеоценозе, в том числе под влиянием хозяйственной деятельности человека (антропогенная эволюция), сопровождающихся необратимыми изменениями почв во времени (Роде, 1947; 1976; Тюлин, 1976; Пестряков, 1977; Гаджиев и др., 1988; Соколов, 2004; Караваева, Иванов, 1986 и др.). Биогеоценозы при трансформации в агроэкосистемы приобретают совершенно другие характеристики и особенности функционирования ландшафтов (Кирюшин, 2003). При этом под воздействием деятельности человека изменяются главные компоненты ландшафта – растительность, микроклимат, почвенная биота, микро-, а в некоторых случаях и мезорельеф, что приводит к изменению обмена веществом и энергией между ними. На основании собственных данных и литературных источников было установлено, что пахотные почвы всех подтипов серых лесных почв отличаются меньшей глубиной толщи, охватываемой элювиальными процессами, особенно если сравнивать парные разрезы, примерно на 30-50см. О снижении интенсивности элювиально-иллювиальных процессов в почвах пашни по сравнению с целинными свидетельствуют коэффициенты дифференциации профиля по илу и полуторным оксидам и меньшая разница в содержании R2О3 между горизонтами В и Апах. Так, в серых лесных (типичных) почвах содержание Al2О3 составляет в горизонте А1 7,6 %, в В – 13,5 % (различаются на 5,9 %), на пашне эта разница меньше – 2-3 %. На снижение процессов выноса-аккумуляции указывают более низкие значения элювиально-аккумулятивных коэффициентов (ЕА) для верхних горизонтов, рассчитанных по А.А. Роде. Например, в целинной серой лесной (типичной) почве они составляют по алюминию: -43 в А1 и -30 в А1А2; на пашне от -21 до -14 в пахотном слое. Распашка и сельскохозяйственное использование почв сопровождается изменением биологического цикла углерода и биогенных элементов в агроценозах, обусловленное различным количеством поступающего растительного материала. В пахотных почвах биологический круговорот становится не просто разомкнутым, так как большая их часть отчуждается с урожаем, но при этом изменяются его количественные параметры и соотношение участвующих в биологическом цикле элементов, что обусловлено различной избирательностью растений естественных фитоценозов и сельскохозяйственных культур. Количество растительных остатков, поступающих в почвы агроценозов сокращается в несколько раз в зависимости от севооборота, вида культурных растений, высоты среза растений при уборке и т.д. Учитывая, что около 90 % тонких корней сельскохозяйственных культур сосредоточено в небольшом по мощности слое (до 30 см), именно верхние горизонты почвы интенсивно обедняются элементами питания, в то время как их вынос растениями из нижних горизонтов почвы прекращается в силу слабо развитой корневой системы по сравнению с растениями естественных фитоценозов. Из этого следует, что в агроэкосистеме коренным образом нарушается сформировавшийся тип биологического круговорота, так как биологическая миграция элементов из глубоких слоев и их аккумуляция в верхнем горизонте осуществляется в пахотных почвах на совершенно ином уровне. Поэтому одним из основных различий в почвообразовании целинных и пахотных серых лесных почв является разная мощность почвенного профиля, охватываемая процессами выноса-возврата минеральных элементов. Кроме того, по мнению А.Д. Фокина (1994) в агроценозах почвы лишены природного «биологического барьера» из лиственного опада и лесной подстилки, замедляющего минерализацию растительных остатков и гумуса. По количеству создаваемой продукции агроценозы практически не отличаются от естественных фитоценозов лесостепи (имеется в виду ежегодный прирост), а в некоторых случаях он может быть и выше. Однако большая часть биомассы культурных растений отчуждается с урожаем, а количество послеуборочных остатков составляет от 1,5 т/га в пропашных севооборотах, 2,5-3 т/га в зерновых и от 3,6 до 9,1 т/га под многолетними травами (Титлянова, 1988; Чупрова, 1997; Каюмов, 2002; Орлова, 2004 и др.). Трансформация органического вещества в почвах началась сразу же после их распашки, при этом гумусированность серых лесных почв за период земледельческого использования снизилась в 1,3-1,5 раза по сравнению с горизонтом А1 аналогичных целинных почв. Наибольшими различиями характеризуются темно-серые лесные почвы, потерявшие гумуса в результате распашки больше по сравнению с другими подтипами серых лесных почв. Изучение интервала, в пределах которого изменялось содержание гумуса, показало, что величина максимального накопления гумуса в почвах леса в 1,5-2,1 раза выше по сравнению с минимальным, в пахотных почв – в 1,8-2,9 раза. Это свидетельствует о более высокой вариабельности данного показателя в пахотных почвах в зависимости от окультуренности и низкой стабильности агроэкосистемы в целом. Строение профиля серых лесных почв отвечает элювиально-иллювиальному типу почвообразования с довольно выраженным гумусово-аккумулятивным горизонтом, особенно в темно-серых лесных почвах. Распашка и вовлечение серых лесных почв в сельскохозяйственное производство обусловило необратимые изменения верхней части профиля в связи с перемешиванием горизонтов А0, А1, А1А2 и созданием нового горизонта (слоя) Апах, отличающегося от целинных аналогов водно-физическими свойствами, большей гомогенностью, аэрацией. В отличие от генетически сформированного гумусового горизонта А1 пахотный слой более однороден по составу, менее оструктурен и имеет худшие водно-физические свойства. Мощность пахотного слоя всех подтипов серых лесных почв колеблется от 19 до 28 см, составляя в среднем 24 см (табл. 1). Глубина вспашки на пахотных угодьях светло-серых и серых лесных (типичных) почв различна в зависимости от приемов окультуривания, ее глубина изменяется на ±6 см с целью заделки органических удобрений, уничтожения плужной подошвы, формирования благоприятных водно-воздушных свойств. В темно-серых лесных почвах, обладающих более мощным гумусовым горизонтом, глубина пахотного слоя примерно одинакова независимо от окультуренности почв. Серые лесные почвы различаются между собой по интенсивности оподзоливания и элювиального процессов. Морфологически это выявляется по наличию горизонта А1А2, обилию кремнеземистой присыпки в А2В и мощностью данных горизонтов. Из всех изучаемых объектов наиболее оподзоленными являются светло-серые лесные почвы. 1. Глубина залегания и мощность горизонтов в серых лесных почвах
В соответствии с морфологической характеристикой наиболее обильная кремнеземистая присыпка присуща целинным почвам, что свидетельствует о большей интенсивности процессов оподзоливания и элювиирования в почвах естественных биогеоценозов. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Влияние выбросов автотранспорта на загрязнение серых лесных почв тяжелыми металлами Е. А. Парфенова, (аспирант), Е. А. полянскова (аспирант), С. Ю. Шаркова (д б н., доцент) |  | Оценка пространственного варьирования свойств бурых лесных почв в плодовом ценозе 1 Оценка пространственного варьирования свойств бурых лесных почв в плодовом ценозе1 |
| Оптимизация плодородия бурых лесных почв при возделывании чая в условиях... Оценке и моделированию уровня плодородия почв для ряда сельскохозяйственных культур в различных регионах РФ и странах СНГ посвящено... | | Интенсификация полевого кормопроизводства и воспроизводство плодородия... ... |
| Влияние антропогенной смены лесных биогеоценозов на экологические... | | 6 класс (68 час) Понятие о почве как основном средстве сельскохозяйственного производства. Типы почв, понятие о плодородии. Способы повышения почвенного... |
| Эффективность новых комплексных органоминеральных удобрений с природным... Охватывает период от посева до полной спелости. В наших исследованиях на этот показатель большое влияние оказывали погодные условия... | | Экологического исследования Номинация: Экология лесных растений (флористические и геоботаничес-кие исследования лесных растительных сообществ) |
| Вопрос 5: природные пожары (лесные и торфяные). Причины их возникновения... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Средства обучения: дидактический материал – карточки, фотографии основных рас человека, таблица: «Эволюция человека», диапозитивы... |
| Реферат основные типы почв Тип почвы — большая группа почв, развивающихся в однотипно сопряженных биологических, климатических, гидрологических условиях и характеризующихся... | | «Рельеф Северной Америки» Цель: сформировать у учащихся представление о тектоническом строении и разнообразии рельефа Северной Америки |
| Урок по теме: «Внутренние воды Северной Америки» Организовать деятельность учащихся по формированию знаний внутренних водах Северной Америки | | Урок географии на тему «население северной америки» Деятельностная: формирование универсальных учебных действий на примере рассмотрения населения Северной Америки |
| Лесной пожар и средства защиты человека Например, ежегодно только в Хабаровском крае происходит в среднем 400–500 лесных пожаров, которые наносят значительный ущерб экономике... | | Республики Башкортостан Министерство природопользования лесных ресурсов... Министр природопользования лесных ресурсов и охраны окруж среды рб а. А. Фаухутдинов |
