оценка Состояния пастбищных угодий засушливой степи Акмолинской области
, к. г.н.,старший преподаватель,
, докторант
Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, г. Астана
Аннотация. Дана оценка современного состояния пастбищных угодий Акмолинской области. Исследованы почвенно-агрохимические показатели, приведена характеристика морфологических свойств почвы, изучено содержание тяжелых металлов и их влияние на почву. Предложен ряд мероприятий по улучшению и восстановлению пастбищных угодий. Для предотвращения деградации пастбищ необходим широкомасштабный переход к адаптивно-ландшафтной системе их рационального использования на основе пастбищеоборотов, позволяющих сохранить способность экосистем к самовосстановлению и саморегуляции.
Ключевые слова: Плодородие почв, пастбища, тяжелые металлы, гумус, фитомелиорация
Abstract. The researchers assessed the pastures of Akmola region. The scientists studied soil agrochemical indicators pastures, made the characteristic morphological properties of the soil, studied the content of heavy metals and their effects on the soil. The paper suggests measures to improve and restore pasture land. This paper proposes a transition to adaptive-landscape system of rational use of pasture-based, which will allow to maintain ecosystem resiliency and self-control, and prevent the degradation of pastures.
Keywords: soil fertility, pasture, heavy metals, humus, phytomelioration.
Почва - поверхностный плодородный горизонт - представляет уникальное богатство человечества. Она обладает особым свойством – плодородием, то есть способностью удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха и тепла для нормальной деятельности. Плодородие почвы составляет особую производительную силу земли, существенно влияющую на производительность труда в земледелии и величину стоимости произведенного продукта. Одной из главных причин сокращения площади сельскохозяйственных угодий – деградация земель, которая создает угрозу экологической, экономической и в целом национальной безопасности страны.
Стало общепризнанным, что в эпоху НТР взаимодействие между обществом и природой вступило в новую фазу, настолько возросло влияние общественного производства, что природа стала меняться гораздо быстрее и, часто совсем иначе, чем представлялось 2-3 десятилетия назад. За последние десятилетия наступило резкое ухудшение природной среды - возникла угроза экологического кризиса. Экстенсивное использование природных ресурсов привело к значительной деградации почв Казахстана.
Степные зоны Акмолинской области испытали длительные воздействия сельскохозяйственного производства. В настоящее время произошла заметная трансформация зональных степных природно-территориальных комплексов в агроландшафты. Данный процесс сопровождается активизацией негативных процессов: снижением плодородия почв, загрязнением поверхностных и грунтовых вод, уменьшением природно-ресурсного потенциала ландшафтов и др. [1,2,3,4].
Цель исследования – дать оценку современного состояния пастбищных угодий засушливой степи Акмолинской области.
Материалы и методы исследования
Объектами исследований стали пастбищные угодья на темно-каштановых почвах сухостепной зоны п. Семеновка Целиноградского района Акмолинской области.
На территории исследуемого объекта были заложены разрезы и отобраны образцы, так же проведена оценка морфологических свойств исследуемых пастбищных почв.
Были проведены почвенно-агрохимические анализы в соответствии с традицонной методикой для определения основных показателей почвы: определение гумуса по методу Тюрину; определение плотности почвы; определение содержание обменного кальция и магния в водной вытяжке; определение тяжелых металлов цинка, меди, свинца, кадмия атомно-абсорбционным методом. Так же была определена степень кислотности почв.
Результаты исследований
Спецификой региона является то, что большая часть сельскохозяйственных земель вокруг аулов и сел распахана и отведена под посевы зерновых культур. Свободная от посевов территория используется для выпаса скота. Ежегодная бессистемная пастьба скота существенно снижает продуктивность пастбищ в радиусе до 3-5 км от населенных пунктов.
Исследуемая территория находится в засушливой степной зоне, поэтому в силу климатических условий при повышенном антропогенном воздействии здесь появляются очаги деградированных земель. Здесь достаточно развито земледелие, в Северном Казахстане большие площади отводятся под посев сельскохозяйственных культур, поэтому нагрузка на пастбища резко возросла. На деградацию сельскохозяйственных угодий влияют такие факторы как несоблюдение пастбищаоборота, неорганизованный и бессистемный выгул скота, вытаптывание почвы сельскохозяйственной и другой техникой, засоление, сжигание растительности, неорганизованные карьеры, недостаток знаний и навыков использования новых усовершенствованных методов хозяйствования и отсутствие стимулов для их применения фермерами [5,6,7].
На территории Целиноградского района климат резко континентальный, с коротким жарким летом, суровой зимой, сильными ветрами, метелями и малым количеством осадков (250-300 мм).
Морфологический профиль данных почв сложен из среднесуглинистого гранулометрического состава; окраска в верхних горизонтах однородная, а в горизонте В2 имеет более неоднородную окраску – серовато-бурую; имеет комковато-зернистую структуру в верхних горизонтах, в нижних горизонтах преобладает ореховато-призматическая структура.
Таблица – 1 Морфологические свойства темно-каштановых почв пастбищных угодий Акмолинской области, 2015г.
Горизонт | Окраска | Структура | Плотность | Наличие карбонатов, вскипание | Новообразования, включения |
А = 0-20 | Серовато-коричневый | Порошисто - полевато-комковатая | Рыхлая | Корни растений | |
В1= 20-44 | Серовато-бурый | Комковато-ореховатой | Уплотнен | Вскипает с 34см | Корни растений |
В2= 44-60 | Серовато-бурый | Крупно-комковато-ореховатая | Уплотнен | Белоглазка | Корни растений |
Вк= 60-78 | Буравато-желтый | Орехавато-призмовидная | Уплотнен | Белоглазка | |
С= более 78см | Бурый | Орехвато-призмовидная | Уплотнен |
В гумусовом горизонте присутствуют корни растений. Почва вскипает с 34 см, характеризуется морфологически выраженными формами проявления карбонатов на глубине 44 см в виде белоглазки, примазок; карбонатный горизонт отличается наиболее низкой пористостью (таблица 1).
Таблица – 2 Химические и физические свойства темно-каштановых почв пастбищных угодий Акмолинской области, 2015
Горизонт № разрез | Гумус, % | Плотность почвы, г/см3 | рН | Содержания обменного кальция и магния мг. экв 100г почвы |
Ca+Mg | ||||
А 0-20см В1 20-44см В2 44-60см Вк 60-78см С более 78см | 3,65 3,6 3 2,9 0,8 | 1,17 1,38 1,43 1,57 1,55 | 7,13 7,47 7,76 7,98 8,41 | 22,25 22,5 27,0 27,25 24,5 |
В верхнем горизонте темно-каштановой почвы, как видно из данных таблицы 2, реакция почвы нейтральная - рН = 7,13, вниз по профилю слабощелочная и щелочная, рН = 7,47 - 8,41. На щелочных почвах ухудшается фосфатный режим.
В составе обменных оснований преобладают кальций и магний. Содержание Ca+Mg в почве в горизонте А составляет 22,25 – 22,5 мг. экв 100г почвы, в горизонте В2 их содержание повышается до 27,25 мг. экв 100г почвы (таблица 2). В обследуемых слабощелочных почвах, где содержится повышенное количество кальция, магния и НСО3, быстрее осуществляется минерализация органического вещества и высвобождается азот в минеральных формах, менее доступны фосфаты, железо, марганец и тяжелые металлы.
Плотность почвы имеет наименьшие показатели в верхних границах и заметно увеличивается в нижележащих. Объемный вес в пахотном горизонте составляет 1,17 г/см?, вниз по профилю плотность почвы увеличивается до 1,57 г/см? (таблица 2). Исследуемая почва обладает низкой водопроницаемостью, имеет в нижних горизонтах высокую плотность сложения, что затрудняет проникновение корневых систем, ухудшает рост растений и их продуктивность. Количество недоступной влаги растениям высоко.
Обследуемая почва формируются в условиях непромывного водного режима. Небольшое количество осадков, слабая оструктуренность не обеспечивают достаточно глубокого их промачивания. Это связано с тем, что близко залегает к поверхности плотный слабопроницаемый иллювиальный горизонт.
По данным наших исследований содержание гумуса в почвах пастбищ сухостепной зоны Акмолинской области в горизонте А составляет 3,65%, которое постепенно снижается вниз по почвенному профилю, достигая в горизонте С – 0,8%. Мощность гумусового горизонта составляет 44см. В связи с тем, что гумус является одним из главных источников элементов питания растений, от его содержания зависит плодородие почвы. В состав гумуса входят гумусовые вещества, которые влияют на химические, биологические, физические свойства почвы, способствуют созданию благоприятного водно-воздушного режима. Вместе с тем гумусовые вещества довольно быстро изменяются под влиянием окультуривания. Низкое содержание гумуса обуславливает низкую окультуренность почвы.
Накопление тяжелых металлов в почве в высоких концентрациях негативно влияет на рост и развитие растений, т. е состояние пастбищных угодий.
Таблица – 3 Содержание тяжелых металлов в темно-каштановых почвах пастбищных угодий Акмолинской области, 2015
№ п/п | Наименование, горизонт, см. | Наименование определяемого показателя, ед. изм. | |||
Цинк, вал. мг/кг | Медь, вал. мг/кг | Кадмий, вал. мг/кг | Свинец, вал. мг/кг | ||
1 | А – 0-20 | 83,24 | 16,01 | 10,5 | 12,3 |
2 | В1-20-44 | 84,57 | 17,44 | 20,5 | 14,5 |
3 | В2 - 44-60 | 89,52 | 15,33 | 30,4 | 11,9 |
4 | Вк - 60-78 | 108,4 | 14,64 | 40,3 | 10,2 |
Гумус обладает высокими сорбционными свойствами, он может образовывать в почвах с высоким содержанием тяжелых металлов сложные и комплексные соединения, менее доступные растениям. Степень подвижности в почве у различных тяжелых металлов неодинакова. Свинец менее подвижен, чем кадмий, так как комплексы свинца с гуминовыми кислотами прочнее, чем с кадмием. Как видно из данных таблицы 3, свинец мигрируют на незна - чительную глубину и большее его содержание в поверхностном слое почвы – 12,3-14,5 мг/кг. Содержание цинка, кадмия увеличивается вниз по почвенному профилю. Цинк обладает наибольшей миграционной способностью.
Наибольшее содержание меди наблюдается в горизонте В1 – 17,44 мг/кг, ниже по профилю на глубине 60 см его содержание составляет 14,6 мг/кг (таблица 3). Аналогичная картина наблюдается для свинца, его наибольшее количество достигает 14,5 мг/кг в горизонте В1. Вниз по почвенному профилю содержание свинца уменьшается. Повышенное содержание тяжелых металлов в верхних горизонтах обследуемой почвы связано с содержанием гумуса (3,65%) и гранулометрическим составом. На глинистых и суглинистых почвах подвижность многих тяжелых металлов слабее, чем на легких песчаных и супесчаных.
По ориентировочной шкале пороговых показателей содержания тяжелых металлов в почве и можно сказать, что в почвах исследуемых пастбищ уровень содержания меди в нижних горизонтах - низкий, в верхних горизонтах – средний, что свидетельствует о экологической безопасности по данному показателю; уровень содержания свинца по всему профилю средний, цинка – повышенный; уровень содержания кадмия очень высокий и вниз по почвенному профилю увеличивается. Следуя из этого можно сказать, что необходимы мероприятия по ликвидации и предупреждению загрязнения почв цинком, свинцом и кадмием. На обследуемой почве нужно проводить фиторемедиация.
Для зоны темно-каштановой почвы характерен непромывной тип водного режима, среднегодовое количество осадков выпадает - 280 – 320 мм, соответственно содержание влаги в почве невысокое, так же в почвенном профиле образуется уплотненный подпахотный горизонт, ниже карбонатный горизонт; почва имеет нейтральную в горизонте А и щелочную в нижних горизонтах реакцию среды, все эти показатели способствует уменьшению миграции тяжелых металлов по почвенному профилю [8,9,10].
Заключение. В результате проведенных исследований получены экспериментальные данные почвенно-агрохимических показателей почв и содержания тяжелых металлов пастбищных угодий Акмолинской области. Изучено современное состояние морфологических свойств почвы, содержание гумуса, обменного кальция и магния, рН, содержание тяжелых металлов и их миграция по почвенному профилю. Установлено, что исследуемая территория характеризуется низким содержанием гумуса, нейтральной реакцией в горизонте А и изменяется до щелочной реакции в нижних горизонтах почвы. Так же почва характеризуется повышенным содержанием цинка и очень высоким содержанием кадмия.
Для устранения деградации пастбищ необходим широкомасштабный переход к адаптивно-ландшафтной системе рационального использования пастбищ на основе пастбищеоборотов, позволяющих сохранить способность экосистем к самовосстановлению и саморегуляции.
T?йiн. Ма?алада А?мола облысыны? жайылым жерлеріні? топыра? –агрохимиялы? к?рсеткіштері зерттелді. Топыра?та?ы ауыр металлдарды? м?лшері ж?не ?сері, оларды жою, алдын алу шаралары, ?ор?асын, мырыш ж?не кадмиймен ластауды алдын ала ескерту шаралары аны?талды. Зерттелген топыра?тар шайылмайтын су режимі топыра?ты? т?менгі ?абаттарыны? ?те ты?ыз болуы, рН сілтілі, аз м?лшерде ?арашірінді ж?не корбонаттылы?ымен ерекшеленеді. Б?л топыра? кескініні? т?менгі ?абаттарына ауыр металлды? шайылуыны? азайуын ж?не негізінен оларды? беткі ?абаттарында жинал?анын бай?атады.
Ма?алада жайылым жерлерді ?алпына келтіру мен жа?сартуды? бірнеше шаралары ?сыныл?ан. Зерттелген аума?та фиторемедиация ?сімдіктерге ауыр металлдарды? жетімсіз формалар?а ауыстырушы микроа?заларды ж?не органикалы? фосфорлы ты?айт?ыштарды топыра??а енгізу шараларын ж?ргізу ?ажет. Экож?йелерді? ?абілеттілігін ?зіндік ?алпына келу ж?не ?зіндік жа?сартуын са?тау?а жайылымдарды тиімді биімделген –ландшафтты? ж?йеге ке? масшабты ауысу жайылымдарды? ??нарсыздануын жоюды? бір жолы.
Summary. The soil and agrochemical indicators of rangeland in Akmola region were studied in the paper. The content of heavy metals and their effects on soil were studied and measures for the elimination and prevention of soil pollution with zinc, lead and cadmium were proposed. Studied soils are characterized by nonpercolative regime, high bulk density in the lower horizons, alkaline reaction of the environment, low content humus and carbonate, which help to reduce heavy metal migration down the soil profile and their accumulation in the upper horizons. In the studied area it is necessary to hold events, such as phytoremediation, soil microorganisms that carry heavy metals out of the reach of plant form, application of organic fertilizer and phosphate.
In this paper we propose a series of measures to improve and restore pasture land. To eliminate the degradation of pastures, it is required large-scale transition to the adaptive-landscape system of rational use of pastures based on pasture rotation, which help to preserve the ecosystem's ability to regenerate and self-regulation.
Литература
Автореферат 1979 год. Земельные ресурсы Павлодарской области и пути их рационального использования [Электронный ресурс].- 1979.- URL: http:// /zemelnye-resursy-pavlodarskoy-oblasti-i-puti-ih-ratsionalnogo-ispolzovaniya#ixzz3yEnm47rE , , Курс лекций "Охрана почв" - Астана: Изд. Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, 2014. - 100 с. , , Охрана почв - Астана: Изд. Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, 2015. - 105 с. Агроэкологическая оценка плодородия пахотных почв колочной степи Алтайского Приобья // Достижения науки и техники АПК - 2013. - №10. – С. 6-10 Кирюшин, основы земледелия – Москва: Колос, 1996. - 366 с. Кирюшин, почвоведение – Санкт-Петербург: КВАДРО, 2013. - 679 с. , Почвы Северо-Казахстанской области - Алма-Ата: Изд. Академия наук Каз. СССР, 1960. - 175 с. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство – Москва: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. - 784с. Автореферат 1995г. Агрофизические и реологические свойства почв Северного Казахстана [Электронный ресурс].- 1979.- URL: http:///agrofizicheskie-i-reologicheskie-svoystva-pochv-severnogo-kazahstana Автореферат 2004г. Агроэкологическая характеристика почв Северного Казахстана [Электронный ресурс].- 1979.- URL: http:///agroekologicheskaya-harakteristika-pochv-severnogo-kazahstana , , Состояние и способы улучшения пастбищных угодий Республики Калмыкия // Плодородие - 2013. - № 5. – С. 15-17