Эволюция серых лесных почв в агроландшафтах северной лесостепи
Скачать 0.82 Mb.
|
На правах рукописи Полякова Надежда Васильевна ЭВОЛЮЦИЯ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ В АГРОЛАНДШАФТАХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ Специальность 03.02.13 – почвоведение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва, 2012 Работа выполнена на кафедре почвоведения и природообустройства ФГБОУ ВПО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия»
Защита диссертации состоится « »_______ 2012 г. в « » часов « » мин. на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева. Адрес: 127550, г. Москва, Тимирязевская ул., 49. Ученый совет РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева. С диссертацией можно ознакомиться в центральной научной библиотеке РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Автореферат разослан « » 2012 года и размещен на сайте университета www.timacad.ru и направлен по адресу в ВАК referat_vak@mon.gov.ru. Ученый секретарь диссертационного совета, доцент С.Л. Игнатьева Общая характеристика работы Актуальность. Современное сельскохозяйственное производство предусматривает использование высокоемких технологий, эффективность которых во многом определяется уровнем окультуренности почв. Интенсификация земледелия, начавшаяся в 60-70-ые годы 20 столетия, с широким применением средств химизации, обусловила интенсивное и целенаправленное окультуривание одних почв и деградацию других, местоположение которых ограничивало эффективное внесение удобрений и применение комплекса агротехнических приемов. Различия в культуре земледелия обусловили существенные изменения почвенных свойств и режимов, что нашло отражение в выделении различного уровня таксономических рангов в Классификации почв… (1977), используемых в земледелии, и отмечалось в работах многих авторов (Герасимов, 1968, 1976; Ковда, 1970; Кауричев, 1989; Коротков, 1970; Рубилин, Долотов, 1970; Никитин, 1976, 1986; Ахтырцев, 1979; Козловский, 1991; Муха, 2004 и др.). Серые лесные почвы (и особенно темно-серые), занимающие обширные площади на территории Европейской части Российской Федерации в этом отношении изучены слабее, чем почвы таежной и степной зоны. В силу недостаточной изученности свойств, режимов и региональных особенностей пахотных серых лесных почв в настоящее время нет единого мнения по вопросам их ранжирования (Классификация…, 2004; Кирюшин, 2010) и разработке нормативов, устанавливающих перечень и диапазон показателей, характеризующих степень изменения почв под влиянием антропогенного воздействия. Особого внимания заслуживает прогноз развития почв в экосистемах залежи – участков, выведенных из состава пашни и не обрабатываемых длительное время, с целью их восстановления и дальнейшего использования в структуре сельскохозяйственных угодий. Цель работы. Изучить характер изменений в процессе антропогенной эволюции серых лесных почв при смене естественных фитоценозов на агроценозы в условиях северной лесостепи и установить критерии для оценки уровней окультуренности серых лесных почв. Задачи исследований. 1. Выявить особенности почвообразовательного процесса в пахотных серых лесных почвах и установить влияние антропогенного фактора на морфологические признаки почв. 2. Изучить изменения в содержании и составе органического вещества в почвах разной степени окультуренности в сравнении с целинными аналогами. 3. Определить влияние приемов окультуривания на динамику легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ) и обосновать возможность использования содержания ЛОВ в качестве диагностического признака степени выпаханности и окультуренности серых лесных почв. 4. Исследовать структурно-агрегатное состояние пахотных серых лесных почв и выявить роль компонентов органического вещества в формировании водопрочных агрегатов. 5. Охарактеризовать изменения в поглотительной способности и составе микробного сообщества серых лесных почв под влиянием длительного сельскохозяйственного использования и окультуривания. 6. Установить влияние водной эрозии на структуру почвенного покрова и свойства эродированных серых лесных почв, а также выявить эффективность противоэрозионных мероприятий на смытых почвах. Защищаемые положения. 1. Почвообразовательный процесс в пахотных серых лесных почвах в целом подобен целинным и отражает их генетическую принадлежность к зональному типу почвообразования, свойственному лесостепной зоне. Сведение лесной растительности и длительное использование серых лесных почв под пашню вызывает определенное изменение в распределении илистой фракции и оксидов алюминия и железа по профилю почв и, следовательно, отражается на степени его дифференциации в пахотных почвах: уменьшается глубина элювиирования и снижается мощность иллювиального горизонта. 2. Изменение биологического цикла углерода в связи со сменой фитоценоза на агроценоз обусловило изменение параметров гумусового состояния почв. При низком уровне агротехники во всех подтипах серых лесных почв существенно снижается содержание гумуса и ЛОВ, численность основных физиологических групп микроорганизмов в составе микробного сообщества. Окультуривание светло-серых и серых лесных почв до сильной и высокой степени способствует улучшению физико-химических показателей до целинных аналогов и выше. Окультуривание темно-серых лесных почв, используемых под пашню, также улучшает показатели гумусового состояния и физико-химических свойств по сравнению со слабоокультуренными, но не достигает уровня целинных почв, лишь при систематическом внесении повышенных доз органических удобрений возможно достижение показателей, характеризующих степень окультуренности, до уровня, превышающего целинные аналоги. 3. Содержание и состав легкоразлагаемого органического вещества отражает подтиповые отличия серых лесных почв северной лесостепи и характеризует степень их окультуренности и выпаханности. 4. Диапазон значений содержания гумуса, ЛОВ, физико-химических и агрохимических показателей, структурного состояния объективно отражает степень изменения серых лесных почв под влиянием антропогенного воздействия и может использоваться для диагностики степени окультуренности почв. 5. При оценке степени эродированности почв лесостепной зоны, сформированных на возвышенных элементах мезорельефа, и выделении почвенно-эрозионных районов необходимо использовать, наряду с количеством смытых почв в составе пашни, значения коэффициентов расчленения территории и глубину местного базиса эрозии. Для предотвращения поверхностного стока в систему противоэрозионных мероприятий целесообразно включить применение полимерных комплексов и создание буферных контурных полос из многолетних трав. Научная новизна. 1. На основе экспериментальных данных выявлены особенности почвообразования при длительном сельскохозяйственном использовании серых лесных почв, заключающиеся в проявлении основных элементарных почвенных процессов (элювиального, иллювиального, гумусообразования). 2. Впервые в условиях северной лесостепи проведена комплексная оценка плодородия серых лесных почв и установлен диапазон основных показателей (содержание гумуса, ЛОВ, агрохимических, физических и физико-химических свойств) степени окультуренности применительно ко всем подтипам серых лесных почв. 3. Показано, что содержание и доля ЛОВ в составе органического вещества может использоваться при оценке степени выпаханности и окультуренности серых лесных почв. 4. Впервые изучены изменения в содержании и составе органического вещества, физических и физико-химических свойств почв залежи, выведенных из состава пашни в течение 10-15 лет. 5. Впервые установлена возможность повышения противоэрозионной стойкости светло-серых лесных почв при использовании полимерных (на основе полиакриловой кислоты) комплексов. 6. Показана возможность использования диагностических показателей по степени окультуренности серых лесных почв при выделении агроэкологических типов земель сельскохозяйственного назначения. Практическая значимость. 1. Для оценки степени окультуренности серых лесных почв следует включить в систему показателей содержание ЛОВ и параметры структурно-агрегатного состояния почв. 2. Важными элементами окультуривания почв является систематическое применение повышенных доз органических удобрений и использование сидератов, позволяющих повысить содержание гумуса и улучшить физические, физико-химические и агрохимические свойства серых лесных почв. На основании этого материалы диссертации могут использоваться при разработке региональных систем земледелия. 3. Полученные новые экспериментальные данные о зависимости уровня плодородия серых лесных почв от степени окультуренности могут быть использованы при проведении агроэкологической типизации земель, комплексного почвенно-агрохимического и экологического мониторинга земель сельскохозяйственного назначения. 4. Для ограничения негативных последствий водной эрозии, снижения поверхностного стока и восстановления плодородия смытых серых лесных почв рекомендуется использование полимерного комплекса и буферных контурных полос. 5. Материалы диссертации использованы при издании учебных пособий, составлении учебных рабочих программ по курсам дисциплин: «Почвоведение», «Методы почвенных исследований», «Ландшафтоведение». Апробация работы. Результаты исследований были представлены на Всесоюзных съездах Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000; Новосибирск, 2004; Ростов–на–Дону, 2008); на Международных научных и научно-практических конференциях (Пенза, 2002; Казань, 2003; Владимир, 2004; Москва, 2006; 2007; Нижний Новгород, 2007; 2008; 2010; 2011); на Международном симпозиуме (Нижний Новгород, 2003); Всероссийских конференциях (Москва, 1998; 2002; 2010; Киров, 2008; Нижний Новгород, 2008); на научно-производственных конференциях (Киров, 1993, Нижний Новгород 2005, 2008; Ульяновск, 2006); на научных конференциях по результатам исследований профессорско-преподавательского состава НГСХА 1989-2011гг. Публикации. По результатам исследований опубликовано 64 научных и учебно-методических работы, в том числе 15 в изданиях, рекомендованных ВАК. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав основного текста, выводов и приложений; изложена на 298 страницах машинописного текста, включает 55 таблиц и 24 рисунка. Список литературы состоит из 526 названий, в том числе 39 иностранных авторов. Автор выражает глубокую признательность за помощь в подготовке диссертационной работы научному консультанту профессору Н.Ф. Ганжаре, профессорско-преподавательскому коллективу кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения РГАУ-МСХА под руководством академика РАСХН В.И. Кирюшина, профессору Б.А. Никитину; преподавателям кафедры ботаники и микробиологии НГСХА под руководством профессора В.А. Фефелова за помощь в проведении микробиологических исследований; профессору В.П. Заикину за консультации и помощь в проведении полевых опытов; М.А. Денисову и Н.Д. Печниковой за предоставленные материалы почвенных обследований; коллегам группы эрозии почв Г.М. Сурковой и Г.В. Секериной за помощь при проведении совместных исследований; коллегам и аспирантам кафедры почвоведения и природообустройства НГСХА доцентам Ю.Н. Платонычевой (Костиной), Е.В. Пугачеву, Ю.А. Богомоловой (Малышевой), ст. преподавателю Е.Н. Володиной за участие в совместной работе и помощь в оформлении диссертации. 1. Физико-географические условия формирования серых лесных почв В главе приведена характеристика особенностей условий почвообразования (климата, растительности, рельефа, почвообразующих пород) лесостепного Правобережья Нижегородской области. По климатическим показателям территория относится к Средне-Русской провинции с умеренно континентальным климатом и близким соотношением годовых осадков и испаряемости (КУ≈1). Среднегодовые температуры воздуха составляют 3,2-3,7°С, сумма активных температур >10ºС составляет в среднем 2150-2250°, среднегодовое количество осадков по средним многолетним данным – 450-550 мм. По характеру растительности территория исследований входит в состав Европейской широколиственно-лесной области, где зональными типами растительного покрова являются широколиственные леса, представленные дубом, ясенем, кленом, вязом, липой, с примесью березы и осины. В северной и северо-западной части лесостепи, примыкающей к южно-таежной зоне, в составе лесной растительности преобладают мелколиственные породы – береза и осина, здесь же встречаются широколиственные леса с примесью хвойных пород – ели и сосны; с продвижением на юг и юго-восток в составе фитоценоза возрастает роль клена, дуба и ясеня, но и здесь леса, являясь вторичными, состоят в основном из осины и березы и относятся ко 2 классу бонитета. Подлесок представлен чаще всего орешником, спутником дуба, а также рябиной и черемухой. Травянистый покров хорошо выражен, господствующими растениями в его составе являются сныть, волосистая осока, медуница, пролеска, ясменник, аконит; из злаков ветвистый костер, овсяница и др. (Станков, 1938). Основные отличия в наземном покрове светло-серых, серых и темно-серых лесных почв заключаются в более обильной травянистой растительности последних. Формирование почв под широколиственными лесами накладывает определенную специфику на их почвообразование, исходя из количества растительных остатков, их зольности и других факторов, обуславливающих интенсивность процессов гумусообразования, миграции и аккумуляции биогенных элементов. По данным Л.Е. Родина и Н.И. Базилевич (1965) в широколиственных лесах общая биомасса растений находится в пределах 150-500т/га, при этом количество ежегодного опада сильно варьирует на протяжении зоны, составляя в среднем от 4 до 7т/га; запасы лесных подстилок в зависимости от видового состава растений и гидротермических условий могут исчисляться от 2,5 до 9,5 и даже до 13-16т/га. Геологическое строение Нижегородской области достаточно подробно охарактеризовано в работах В.В. Докучаева (1949) по результатам Нижегородской экспедиции, А. Д. Архангельского (1933, 1941), А.С. Фатьянова (1959) и других. Большая часть территории области расположена в зоне распространения отложений пермской системы, в основном верхнего татарского яруса, представленного пестроцветными слоистыми отложениями преимущественно глинистого и мергелистого состава с прослойками известняка, реже - песчаника и гипса. Эти породы послужили материалом для покровных отложений в ледниковый и послеледниковый периоды. В лесостепном Правобережье материнскими почвообразующими породами являются преимущественно довольно мощные (до 10-15 м) отложения лессовидных суглинков, местами – покровных суглинков. В.В. Докучаев (1949) в «Материалах к оценке земель Нижегородской области» отмечал, что отложения Межпьянья и Заалатырья представляют собой степной лесс, но менее пористый и светлый в отличие от типичного лесса юга России. За счет высокой капиллярной пористости лессовидные суглинки отличаются значительной водоподъемной способностью, что является важным фактором обеспеченности влагой корнеобитаемого слоя в годы с недостаточным увлажнением. Характер почвообразующих пород оказал влияние на скорость и, отчасти, направление почвообразовательного процесса, определив минералогический и гранулометрический состав почв, а также особенности водно-воздушного режима. Согласно «Физико-географическому районированию..» (1968) территория Нижегородской области относится к Северо-Приволжской провинции, расположенной в северной части Приволжской возвышенности с абсолютными высотами 170-190 м, местами до 220 м. В высоком Правобережье р. Волги особенно резко проявились эрозионные процессы, приведшие к усиленному размыву повышенных форм рельефа, образованию овражно-балочной сети и холмисто-увалистого типа рельефа. Лесостепная правобережная часть области, занимаемая серыми лесными и черноземными почвами, интенсивно осваивается уже на протяжении 300-400 лет и более. Сведение лесов и освоение земель под сельскохозяйственные угодья способствовало формированию нового типа природных комплексов – агроландшафтов. В открытом безлесном агроландшафте особенно сильно проявилась водная эрозия, чему способствовала распашка склонов, ранее занятых лесной растительностью. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
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 |
